低功率電源適配器方案

這里所討論的低功率電源適配器主要針對(duì)輸出功率5~15瓦的電源系統(tǒng),。主要有兩類方案,，即集成PWM控制器方案和分立PWM控制器方案,。

圖1 集成PWM控制器的典型電路

圖1是集成PWM控制器的典型應(yīng)用圖,，U1采用DIP-8封裝，內(nèi)部集成了PWM控制器和功率MOSFET,。變壓器輸入側(cè)電路包括：由X電容CX和共模電感L-COM組成的輸入濾波電路,，由BD組成的整流橋電路，由U1組成的控制及功率電路,。變壓器輸出側(cè)包括：二極管D10等組成的輸出整流濾波電路,；固定電壓基準(zhǔn)U2等組成的穩(wěn)壓反饋電路。該方案由于功率器件和PWM器件集成在一個(gè)封裝內(nèi),，故集成度較高,，但散熱設(shè)計(jì)難。

圖 2 分立PWM控制器方案的典型電路

圖2是分立PWM控制器方案,，U1多采用SOIC-8或SOT23-6封裝,， 內(nèi)部只含PWM控制器， 功率器件Q1是MOSFET,。其余外圍電路與集成PWM控制器方案相同,。

以上兩類方案的PWM控制器部分的共性是:多內(nèi)置固定開(kāi)關(guān)頻率、斜波補(bǔ)償,、輕載時(shí)自動(dòng)跳頻,、負(fù)載短路開(kāi)路保護(hù)，這些都滿足了5W~15W消費(fèi)類電源系統(tǒng)的低成本,、低待機(jī)能耗,、高可靠性要求。以上兩種方案及其拓展成的多數(shù)應(yīng)用方案在DVD電源,、電腦輔助電源,、電池充電器、網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備領(lǐng)域等占有統(tǒng)治地位,。

無(wú)論是圖1的集成PWM控制方式還是圖2的分立PWM控制器，都只能與功率器件MOSFET配套使用,，故成本較高,；為了符合電磁兼容要求，其應(yīng)用系統(tǒng)的輸入部分還必須含有X電容和共模電感L-COM組成的輸入濾波電路,，成本也高,。粗略估算，PWM控制(包括功率MOSFET)及輸入濾波電路的成本是整個(gè)系統(tǒng)元件成本的35%,，這些都不符合消費(fèi)類電子低成本的要求,。

因此，從PWM控制器的設(shè)計(jì)概念上尋求突破,，同時(shí)最大程度地提高集成度,，才能有效減少外圍元件數(shù),，從而最終降低系統(tǒng)成本，這正是新推出的PWM控制器AP3710的方案設(shè)計(jì)思路,。
 

圖 3 AP3710功能框圖

AP3710是一款射極驅(qū)動(dòng)模式的PWM控制器芯片(見(jiàn)圖3),，啟動(dòng)時(shí)首先從驅(qū)動(dòng)端OUT獲得初始電流，供電源端VCC,，系統(tǒng)開(kāi)始工作,。系統(tǒng)正常工作時(shí)，從變壓器的輔助繞組獲得足夠的能量維持VCC電壓,。UVLO比較器確保了AP3710在一定的開(kāi)啟電壓和關(guān)斷電壓區(qū)間內(nèi)可靠運(yùn)行,。內(nèi)置振蕩器的頻率固定，但開(kāi)關(guān)頻率在一定范圍抖動(dòng),改善了系統(tǒng)EMI,。斜波補(bǔ)償功能提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,。短路保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)方式是：當(dāng)系統(tǒng)輸出短路時(shí)，VCC端必將跌落至關(guān)斷其門(mén)檻以下,，此時(shí)芯片并不立即從啟動(dòng),，而是從通過(guò)放電模塊將VA端的電位拉低，使AP3710的VCC端得不到能量供應(yīng),，從而有效降低了系統(tǒng)短路時(shí)的輸入功率,。

AP3710的電源適配器方案

圖 4 AP3710的12V/1A適配器方案原理圖

圖4是AP3710的適配器方案原理圖。AP3710(U1)的脈沖輸出引腳與三極管Q1的發(fā)射極直接相連,，電網(wǎng)上電后,，U1的OUT引腳首先從Q1的發(fā)射極獲得能量，實(shí)現(xiàn)啟動(dòng),。C6,、R7和C5是環(huán)路補(bǔ)償元件，再配合恒壓元件U2實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載端電壓的穩(wěn)定性調(diào)節(jié),。整體方案具有最好的性能,，諸如待機(jī)功率、EMI,、轉(zhuǎn)換效率,、動(dòng)態(tài)特性等性能達(dá)到了高性能電源適配器的指標(biāo)要求。另外,，該方案的器件數(shù)量少,，沒(méi)有輸入X電容及共模電感，Q1是低價(jià)格的晶體三極管,，因而這是一種極高性價(jià)比的電源適配器方案,。

測(cè)試結(jié)果

這里以12V/1A適配器系統(tǒng)為例，介紹主要測(cè)試結(jié)果,。

空載輸入功率

輕載和空載時(shí),，控制器從正常的PWM方式自動(dòng)切換到“Skip cycle”模式,。在85V~264V電網(wǎng)電壓范圍內(nèi)空載輸入功率小于0.2W，滿足CEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的極限值0.3W,；輸出接0.5W負(fù)載時(shí)的輸入功率小于0.9W,。

電源轉(zhuǎn)換效率

CEC(美國(guó)加州制定的強(qiáng)制性電源能效標(biāo)準(zhǔn))規(guī)定了電源平均效率必須滿足公式0.5+0.09lnPo,而平均效率是0.25Po、0.5Po,、0.75Po和Po條件下的加權(quán)值,。在230V電網(wǎng)電壓范圍內(nèi)平均效率大于78%，滿足CEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的72%,。

瞬態(tài)特性

AP3710采用電流模式控制,，瞬態(tài)響應(yīng)速度快、電壓過(guò)沖小,。圖5是負(fù)載動(dòng)態(tài)特性測(cè)試圖,，過(guò)沖電壓300mV。