高效率超低待機功耗的手機充電器設(shè)計

Power Integrations最近推出的LinkSwitch-II初級側(cè)控制離線式開關(guān)IC產(chǎn)品系列的新品LNK632DG器件，能使制造商輕松滿足包括能源之星EPS v2.0在內(nèi)的全球所有的低功率充電器/適配器能效及空載規(guī)范，包括最近由諾基亞、三星、索尼愛立信、摩托羅拉和LG電子五大手機制造商聯(lián)合發(fā)布的充電器五星級標準，引起了許多參觀者的興趣。為適應手機充電器的技術(shù)革新和發(fā)展，新進半導體制造有限公司（簡稱BCD 半導體）于近期推出一種新的電源控制芯片AP3768,并基于AP3768 開發(fā)出全面滿足能源之星外部電源2.0 標準和五星級標準的充電器方案。

　　AP3768/66/65 系列產(chǎn)品是專門為電池充電器和電源適配器而設(shè)計的第二代高性能原邊調(diào)整控制器。該系列產(chǎn)品采用“亞微安啟動電流”專利技術(shù)，允許實現(xiàn)30mW待機功耗。IC采用先進的原邊調(diào)整控制（PSR）技術(shù)實現(xiàn)高精度的恒壓/恒流（CV/CC）控制，無需光耦、二次側(cè)控制電路和環(huán)路補償電路即可實現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠地工作。空載時，通過降低工作頻率減少待機功耗，實現(xiàn)了230V 線電壓條件下30mW 以下的待機功耗；采用隨機頻率調(diào)制技術(shù)降低系統(tǒng)EMI，系統(tǒng)無需Y 電容。圖1 為AP3768 的管腳圖。

　　圖1 AP3768 的管腳圖

　　圖2a,b 分別為基于AP3768 的5V/700mA 應用原理圖和樣機演示圖。圖2a中的R3、R4 和C4 組成啟動電路，為AP3768 啟動提供啟動電流，R5、R6、R7 與電流取樣電阻R2 組成一個電阻分壓補償網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)線電壓補償，保證了輸出恒定電流（CC）精度。變壓器的輔助繞組通過R16 和R15 分壓為AP3768 提供反饋信號，實現(xiàn)輸出電壓控制。同時，還通過D3 的整流為AP3768 提供正常工作時的工作電壓。R9 為輸出電纜補償（cable compensation）電阻，改變R9 的阻值可以調(diào)整輸出電壓補償值，滿足不同線徑、長度電纜線末端的電壓調(diào)整率。

圖2a AP3768 應用原理圖

　　以下為該方案的測試結(jié)果，測試時在系統(tǒng)板輸出端接有長度為1.8m、 AWG26的輸出線。

1. 待機功耗（Standby Power）

　　手機充電器五星級標準為了達到節(jié)能的要求，對待機功耗有嚴格的規(guī)定，要求在輸入為230VAC 時，系統(tǒng)得到待機功耗要小于30mW。

　　表1 待機功耗

　　從表1 中可以看出，本方案在230V 輸入時，空載的損耗只有24.6mW，滿足了五星級要求，并且有了足夠的裕量。

　　2. 輸出電壓、電流曲線（I-V Curve）

　　系統(tǒng)的輸出電壓、電流的測試端在26AWG 輸出線末端。由于AP3768 有可調(diào)的輸出線纜壓降補償和溫度補償，因此，在不同的環(huán)境溫度（-5℃至45℃），不同的輸入電壓下，系統(tǒng)都能獲得良好的輸出電壓、電流特性。

　　圖3 系統(tǒng)的輸出電壓、電流特性

　　AP3768 系統(tǒng)在-5℃至45℃的環(huán)境溫度，交流85V 至265V 的輸入電壓下，輸出電壓調(diào)整率可以做到±1.25%，輸出電流調(diào)整率為40mA，為批量生產(chǎn)留了足夠的裕量。系統(tǒng)恒流輸出時的電壓范圍為1V-5V，可以在很大范圍內(nèi)實現(xiàn)恒流輸出。在系統(tǒng)輸出短路的情況下，控制芯片進入打嗝（hiccup）模式，降低了系統(tǒng)功率，保證了系統(tǒng)的安全。

　　3. 系統(tǒng)的效率

　　2008 年10 月能源之星發(fā)布了最新的2.0 版外部電源能效標準，新的能源之星2.0 規(guī)范與任何規(guī)范或標準相比，提出了更嚴格的帶載效率要求。該規(guī)范規(guī)定，輸出3.5W（5V/700mA）的電源，平均效率必須達到65.5%。

　　AP3768 的工作電流只有300uA，而且在輕載時，采用了線性降低工作頻率的方式，降低了輕載時的開關(guān)損耗，因此，AP3768 的系統(tǒng)很容易滿足能源之星2.0的效率標準。圖4 為AP3768 系統(tǒng)輸出線端的效率測試結(jié)果。在AC 115V 輸入時，系統(tǒng)的平均效率為73.0%，在AC 230V 輸入時，系統(tǒng)的平均效率為71.5%，超出了能源之星外部電源2.0 的能效標準6%。

　　圖4 系統(tǒng)的效率