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  • 詳解PD協議18W 高效小體積適配器制作
    詳解PD協議18W 高效小體積適配器制作
  • 詳解PD協議18W 高效小體積適配器制作
  •   發布日期: 2018-11-02  瀏覽次數: 1,404
    1. 簡介
    本文檔介紹一款 PD18W 高效小體積適配器,本方案具有以下特性:
    高效率(滿足 CoC V5 Tier2 能效要求);
    低漏電流(<20uA@230Vac/50Hz,Y 電容 220pF);
    無散熱器設計(全覆蓋范圍器件滿足溫度降額);
    外觀美觀簡潔,內部結構簡單,易生產加工;
     
    1.1. 原邊控制方案
    原邊 PWM 控制采用英飛凌的第二代準諧振控制器 ICE2QS03GIC 內部集成的高壓啟 動電路可以極大的降低空載功耗;數字降頻,頻率隨負載下降而下降,因此與傳統方案相比, 系統平均效率得到顯著提高,多種保護功能可實現電源系統在發生故障時得到全面保護,原 邊精確的輸出過壓保護電路允許電路單光耦設計。
    原邊功率開關管采用英飛凌最新一代 P7 系列的 700V 高壓管 IPN70R600P7S ,低的 Rds(on)和 Q 有助于系統性能的提升,SOT223 封裝節省布局空間,實現 18W 輸出下無散熱 器設計。
     
    1.2. 副邊控制方案
    步整流采用英飛凌的低成本 5Pin 控制 IC IR1161。IC 內部低至-4mV 的關斷電壓有助于 提高實現高效同步整流,可調整的最小開通時間和逐周期的 MOT 檢測,是高可靠性的同步 整流方案;另外精簡的外圍電路有助于電路小型化的設計。
    同步整流采用英飛凌 100V 邏輯電平 MOS 管 BSZ0804LS,TSDSON-8 FL 封裝,18W 方 案無需增加散熱器,占板面積小,提高了方案的功率密度。
    50mm*48mm*28mm
    3. 規格參數
     
    3.1. 輸入規格
      

    輸入電壓

      

    90~264Vac

    輸入電流

    <0.5A

    輸入頻率

    47~67Hz

    空載功耗

    <75mW     @230Vac Fre=50Hz

     
    3.2. 輸出規格
      

     

      

     

      

    輸出電壓/電流

      

    5V/3A

    9V/2A

    12V/1.5A

    15V/1.2A

    輸出過壓保護點

    <19V

    輸出過流保護

    ≥110%*Io

    輸出紋波電壓

    <250 mV   (10cm 線端測試,并聯 1uF 陶瓷電容,帶寬 20MHz)

    平均效率

    滿足 COC V5 Tier2 能效要求

    開機延遲時間

    <3S

    動態過沖/回溝

    <5%*Vo

    共模噪聲

    <2V

     
    4.2. 效率
      

     

      

    測試條件

      

     

      

    100%  Io

     

      

    75%  Io

     

      

    50%  Io

     

      

    25%  Io

     

      

    10%  Io

     

      

    Avg  Effi

    5V/115Vac

    87.6

    89.46

    89.4

    89

    87.92

    88.86

    5V/230Vac

    89.1

    90.1

    89.5

    88.14

    86.42

    89.21

    9V/115Vac

    89.65

    90.08

    89.65

    87.66

    84.97

    89.26

    9V/230Vac

    91

    90.5

    89.77

    88.07

    83.5

    89.83

    12V/115Vac

    89.62

    89.5

    89.17

    86.5

    83.15

    88.69

    12V/230Vac

    90.5

    90.31

    88.69

    86.27

    82.27

    88.94

    15V/115Vac

    89.21

    88.76

    87.9

    84.2

    79.24

    87.51

    15V/230Vac

    90.1

    89.4

    87.33

    84.2

    79.03

    87.75

    備注:CoC V5 Tier2 要求 Avg Effi>85.45%,Effi10%>75.45% (15V/1.2A&12V/1.5A&9V/2A);
    Avg Effi>81.84%,Effi10% >72.48% (5V/3A);板端測試;
     
    4.3. 待機功耗
      

    輸入電壓

      

    90Vac

    115Vac

    230Vac

    264Vac

    空載功耗

    45mW

    48mW

    54mW

    60mW

     
    4.4. 紋波電壓
      

     

      

    測試條件

      

    5Vout

    9Vout

    12Vout

    15Vout

    空載

    滿載

    空載

    滿載

    空載

    滿載

    空載

    滿載

    90Vac/60Hz

    120mV

    230mV

    132mV

    162mV

    126mV

    136mV

    124mV

    142mV

    115Vac/60Hz

    126mV

    184mV

    128mV

    134mV

    124mV

    126mV

    118mV

    114mV

    230Vac/50Hz

    150mV

    148mV

    148mV

    120mV

    128mV

    116mV

    124mV

    115mV

    264Vac/50Hz

    108mV

    144mV

    156mV

    116mV

    132mV

    120mV

    142mV

    112mV

     
    4.5. 過流保護點
      

    測試條件

      

    5Vout

    9Vout

    12Vout

    15Vout

    90Vac/60Hz

    3.36A

    2.78A

    2.44A

    2.11A

    115Vac/60Hz

    3.30A

    2.83A

    2.51A

    2.28A

    230Vac/50Hz

    3.19A

    2.88A

    2.70A

    2.50A

    264Vac/50Hz

    3.22A

    2.95A

    2.76A

    2.59A

    備注:現在的 OCP 使用原邊的限流保護,更新 LDR6032 程序后可以更精確控制所需的 OCP。

     
    4.6. 過壓保護
      

    測試條件

      

    OVP

    230Vac/50Hz/空載

    18.5V

    230Vac/50Hz/滿載

    18.2V


    4.7. 溫升測試
      

    測試點

      

    90Vac/5V/3A

    264Vac/5V/3A

    90Vac/9V/2A

    90Vac/15V/1.2A

    Q5(原邊功率 MOS)

    90.8℃

    83℃

    86℃

    85℃

    Q4(SR MOS)

    95℃

    89℃

    80℃

    78℃

    磁芯

    89℃

    82℃

    81℃

    80℃

    C6

    79℃

    68℃

    76℃

    75.4℃

    C3

    85℃

    79℃

    73℃

    72℃

    備注:裝殼置于密閉紙箱老化測試 2  小時,紙箱內環境溫度為 32℃。

     
    4.8. 共模噪聲
      

    測試條件

      

    整機共模噪聲

    230Vac  市電+隔離變壓器

    1.5V


    5. 原理圖
                                  
    6. PCB Layout
     
    PCB 頂層絲印和走線
     
    PCB 底層絲印和走線
      
    輸出端子絲印和走線





    文章出自英飛凌•第三屆電源產品方案DIY 設計大賽


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