.TH102手機充電器解決方案設(shè)計
.與兩款手機充電器競爭方案的比較
解決方案：
.三種充電器均采用單端反激式變換電路
.TH102需外置高阻電阻,、開關(guān)功率管
.采用光耦隔離反饋電路

概述
本文涉及TH102手機充電器解決方案設(shè)計技術(shù)細(xì)節(jié),，以及與兩款手機充電器競爭方案（POWER INTEGRATIONS INC的TNY264,，ST的PIVer12A）的比較,。

變換電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
TH102,、TNY264、PIVer12A手機充電器均采用單端反激式變換電路,；輸入整流濾波電路,、輸出整流濾波電路也一致,。手機充電器電源輸入端串聯(lián)電阻（圖2,，R1；圖3,，R1,；圖5，RF1,；圖7,，R1）為保險電阻；輸入濾波電路采用CLC濾波電路（圖2,、圖3中C1,、L1、C2；圖5中C1,、L1,、L2、C2,；圖7中C1,、I1、C2,；其中TNY264的L2加強了高頻濾波）,，可以滿足EMC檢測；輸出濾波電路也采用CLC濾波電路,，保證較小的輸出紋波,。

圖1、TH102原理框圖

圖2,、TH102手機充電器方案一

圖3,、TH102手機充電器解決二

IC工藝
TH102采用雙極工藝，需外置開關(guān)功率管,，但成本較低廉,；TNY264和PIVer12A均采用先進的700V高壓MOS工藝，內(nèi)置MOS開關(guān)功率管,，但目前成本較高,。

啟動電路
TH102需外置高阻電阻（圖2、圖3中R2）,、開關(guān)功率管（圖2,、圖3中Q1），在TH102的控制下完成啟動,；TNY264和PIVer12A均采用內(nèi)置可控高壓電流源供給啟動電流,，工藝先進。

待機功耗或零負(fù)載功耗
TH102零負(fù)載功耗包括：高壓啟動電阻（圖2,、圖3中R2）靜態(tài)功耗,，約30mW左右；開關(guān)功率管開關(guān)損耗,；磁復(fù)位損耗,，圖2、圖3采用RCD電路（圖中R5,、C5,、D5）損耗較大，若采用齊納二極管磁復(fù)位電路能降低損耗,，但成本較高,；開關(guān)變壓器開關(guān)損耗,；TH102工作損耗；和輸出反饋損耗,；按圖2,、圖3方案，零負(fù)載功耗小于0.3W,，圖中D8在零負(fù)載和小負(fù)載時將增大開關(guān)周期,，減小開關(guān)功率管開關(guān)損耗。

TNY264零負(fù)載功耗包括：內(nèi)置MOS開關(guān)功率管開關(guān)損耗,，由于MOS開關(guān)功率管開關(guān)速度比雙極開關(guān)功率管快,，因而開關(guān)損耗也小,；磁復(fù)位損耗,，圖5采用齊納二極管磁復(fù)位電路（圖中D5、VR1,、C3）,；開關(guān)變壓器開關(guān)損耗；TNY264工作損耗,；和輸出反饋損耗,；由于TNY264每個開關(guān)周期均為最大輸出周期，因而在零負(fù)載和小負(fù)載時TNY264開關(guān)周期將變得很大,，因而MOS開關(guān)功率管開關(guān)損耗減小,，零負(fù)載功耗會很小，但如反饋,、變壓器等設(shè)計不好,，紋波將增加，或采用經(jīng)濟的RCD電路時零負(fù)載功耗顯著增加,。

PIVer12A零負(fù)載功耗包括：內(nèi)置MOS開關(guān)功率管開關(guān)損耗,；磁復(fù)位損耗，圖7采用齊納二極管磁復(fù)位電路,；開關(guān)變壓器開關(guān)損耗,；PIVer12A工作損耗；和輸出反饋損耗,。

盡管TH102方案待機功耗不如TNY264和PIVer12A,，但小于0.3W和低價位，具有更高的性價比,。

輸出電壓基準(zhǔn)和反饋
TH102采用穩(wěn)壓管、光耦發(fā)光管（圖2中Z1,、U3,、RZ）為輸出電壓基準(zhǔn),，RZ基于光耦發(fā)光管壓降為Z1提供基電流，改變該基電流（既改變RZ）可小幅改變Z1穩(wěn)壓值,，因此,，若需較高精度輸出電壓可調(diào)校RZ，調(diào)校RZ可采用成批穩(wěn)壓管分為幾檔,，每檔穩(wěn)壓管對應(yīng)一個RZ,；或TH102采用TL431（圖3中U2、R6,、R7,、R8、R9,、R10,、C9）電路為輸出電壓基準(zhǔn)，基準(zhǔn)精度較高和無需調(diào)校,。TH102采用光耦隔離反饋電路（圖2中Z1,、U3、RZ,、C4,，圖3中U2、R6,、R7,、R8、R9,、R10,、C9、C4）,。

TNY264采用穩(wěn)壓管,、光耦發(fā)射二極管為輸出電壓基準(zhǔn)和光耦隔離反饋電路。

PIVer12A采用穩(wěn)壓管,、光耦發(fā)射二極管為輸出電壓基準(zhǔn)和光耦隔離反饋電路,。其光耦隔離反饋電路原理與TH102相似。

變壓器
TH102,、TNY264,、PIVer12A變壓器設(shè)計基本相似，而且價格也相當(dāng),，變壓器有主繞組,、參考繞組、和輸出繞組,，繞組之比需考慮退磁電壓,、TH102或TNY264或PIVer12A的工作電壓,、輸出電壓、整流二極管壓降,，退磁電壓設(shè)計還需顧及整流二極管耐壓,；TH102變壓器設(shè)計，輸出整流二極管1N5819,，EE13磁心,，退磁電壓75V，工作電壓10V,，輸出電壓5.5V,，則繞組之比為150：22：12，主繞組4mH,。
輸出濾波電容和紋波電流
TH102,、TNY264、PIVer12A在輸出電壓和輸出電流相同時,，按參考設(shè)計其濾波電容的紋波電流基本相同,，如輸出5.5V@500mA則紋波電流略小于500mA，輸出一次濾波電容應(yīng)選擇能耐500mA的低ESR電解電容,。

安全保護
TH102,、TNY264、PIVer12A均有過載,、短路等保護,，但圖5和圖7還依然設(shè)有分立元件過載保護電路（圖5中U2、Q1,、R3,、R4、R5,、VR3,、其中R5輸出電流檢測；圖7中T1,、R5,、R6、R7,、R8,、C8，其中R6,、R7,、R8輸出電流檢測），原因在于按TNY264、PIVer12A內(nèi)MOS開關(guān)功率管400mA的能力,，不是輸出電流遠(yuǎn)大于需要電流就是變壓器有飽和輸出隱患,，而且輸出電流越大其輸出紋波電流也越大,，濾波電容將承受更大的紋波電流,，因此需額外設(shè)置電路加以保護。而TH102通過IS功率管電流輸入端的電流檢測電阻（圖2,、圖3中R3）和防過載防飽和技術(shù)較嚴(yán)格地限制功率管和變壓器電流,，雖然隨著輸入電壓和輸出負(fù)載的變化，最大輸出電流相對較寬,，但最大輸出紋波電流確比較穩(wěn)定,，完全可以保證手機充電器的安全；如因手機要求確需較嚴(yán)格的輸出電流限制,，可以采用圖5和圖7中保護電路,。

圖4、TNY264原理框圖400mA,132KHz

圖5,、TNY264手機充電器

圖6,、VIPer12A原理框圖400mA,60KHz

圖7、VIPer12A手機充電器

應(yīng)用指南：某款充電器部品清單,，輸出5.5V 

 
手機充電器開關(guān)變壓器繞制（5.5V輸出) 
  
注：主繞組電感,，4mH±10% ；飛線1,、飛線2線頭長15mm,，并有5mm浸錫；
5.5V繞組采用Φ0.40mm三層絕緣線,；需去掉EE13腳：Pin3,、Pin6、Pin7,、Pin9,、Pin10；安規(guī)要求：3700Vac,1mA,。