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目前，在100W以下電源方案中，一般都使用脈沖寬度調制（PWM）控制芯片來(lái)實(shí)現PWM的調制，開(kāi)關(guān)控制模式相對直流工作模式有很高的工作效率，使用反激離線(xiàn)工作模式，提高了系統工作的安全性，非常適合應用在便攜式充電設備及電源適配器，比如，手機充電器，電源適配器等，因此，AC/DC PWM開(kāi)關(guān)電源芯片在市場(chǎng)上的需求量非常大。不過(guò)傳統的AC/DC電源方案都是使用變壓器次級線(xiàn)圈反饋模式（SSR）,變壓器次級反饋工作模式都需要低壓端的恒壓－恒流控制芯片協(xié)助完成電壓的轉換和實(shí)現恒流，此類(lèi)應用方案增加了系統應用復雜程度，同時(shí)還增加系統方案的設計成本，本文要介紹的AC/DC電源控制芯片是思旺電子的SE3910，這是一款變壓器原邊線(xiàn)圈反饋模式（PSR）的PWM控制芯片。 1 SE3910技術(shù)特點(diǎn) SE3910是一款綠色模式PWM控制器芯片,適用于小功率AC/DC充電器,適配器及LED驅動(dòng)方案；該芯片為SOP－8封裝，PWM模式工作時(shí)開(kāi)關(guān)頻率固定在40KHz,其內部集成了恒壓恒流控制模塊，應用方案使用PSR模式，省略了傳統方案中的光耦合器、恒壓/恒流控制芯片及其周?chē)?a href="http://selenalain.com/keyword/電路" target="_blank" class="relatedlink">電路，大大簡(jiǎn)化了芯片的應用成本，降低了系統應用的復雜度。 芯片設計時(shí)特別考慮了EMI，對開(kāi)關(guān)頻率模塊特別設計有頻率抖動(dòng)功能，每3.2ms的周期內按所設計的順序出現8種不同的開(kāi)關(guān)頻率，將電磁干擾頻譜轉移到一個(gè)相對較寬的頻率帶寬，從而達到優(yōu)化系統EMI的目的。 同時(shí)SE3910的工作狀態(tài)使用多模式調節功能，在空載或輕負載時(shí)，芯片會(huì )自動(dòng)進(jìn)入PFM工作模式，保證電源系統輸入能量和輸出能量精確守恒，防止了輕載或空載時(shí)能量過(guò)大，當負載升高到芯片所設置的重載設計值時(shí)，芯片會(huì )控制系統自動(dòng)進(jìn)入PWM工作模式，大幅度的優(yōu)化了系統的工作效率，使系統效率能夠達到80%以上，也減小了空載和輕載工作狀態(tài)下的輸出紋波。 芯片設計有軟啟動(dòng)功能，很好的抑制了系統上電時(shí)的大電流，保護了電路板的損壞，減小了系統啟動(dòng)時(shí)的大電流對系統功耗的影響；芯片還具有電源欠壓保護功能，LEB功能、過(guò)溫度保護功能等，最大程度的提高了芯片工作時(shí)的可靠性和安全性；芯片適合應用在5W及5W以下的電源方案中。 2 典型應用方案 SE3910能廣泛應用在各種低功率AC/DC開(kāi)關(guān)電源方案中，比如手機充電器，電源適配器等，除此之外，由于芯片集成有恒流功能，所以也可廣泛應用在小功率LED驅動(dòng)方案中。 圖1是SE3910基本的應用電路，其中由變壓器/輸出級/R3/R4/SE3910等組成負反饋通路，通過(guò)調整GATE端的開(kāi)關(guān)信號占空比來(lái)控制變壓器的轉換能量，使系統穩定在設置的工作狀態(tài)。交流電壓先經(jīng)過(guò)一個(gè)橋式整流電路將交流轉換成高壓直流信號，R1和C2組成系統啟動(dòng)電路，VIN是SE3910的啟動(dòng)PIN，COMV PIN上的R5、C6和C7組成系統補償電路，確保系統具有穩定的頻率響應，FB是輸出電壓檢測PIN，通過(guò)設置R3/R4就可以調整變壓器副邊上的電壓，根據變壓器電壓比與匝數比成正比的原理，來(lái)實(shí)現對直流輸出電壓的調整；GATE是PWM輸出PIN，它用來(lái)控制功率管13003來(lái)實(shí)現控制變壓器原邊的峰值電流，來(lái)達到對變壓器轉換能量的控制，CS PIN用來(lái)檢測變壓器峰值電流，當系統工作在恒流模式時(shí)，CS PIN上的電壓會(huì )被固定在設置的最大值，也就確定了變壓器原邊最大峰值電流，從而實(shí)現輸出也恒流，通過(guò)調整R6電阻就可以靈活調整輸出恒流值。 圖2是目前比較流行的SE3910應用方案實(shí)例，一個(gè)是充電器方案，另一個(gè)是LED驅動(dòng)方案。系統設計時(shí)的關(guān)鍵點(diǎn)在于輸出恒壓和恒流值設計。 2.1 輸出恒壓值的設計 系統的恒壓實(shí)現原理是通過(guò)SE3910內的運算放大器將由變壓器負反饋的的輸出電壓信號在芯片FB PIN上的采樣值穩定在芯片所設置的ref的恒定值，ref 是芯片內部一個(gè)帶隙基準源模塊所輸出的恒定電壓為1.5V，從而達到穩定輸出電壓的目的。 其中 2.2 輸出恒流值設計 系統的恒流設計原理是通過(guò)設置Primary Side的峰值電流為恒定值，芯片的CS pin在恒流工作模式時(shí)，會(huì )被固定在最大值0.8V，0.8V除以R6的值就能將變壓器的原邊最大峰值電流設置在要求值，變壓器兩邊之間的電流比等于匝數的反比，再乘以反激時(shí)的占空比就能得到一個(gè)恒定的輸出電流。 上式中的 在選擇上述參數時(shí)需要電阻 2.3 系統特點(diǎn) 采用變壓器原變反饋模式（PSR），省略了傳統方案中外圍的光耦合器、恒壓恒流控制芯片及周?chē)骷�，大幅度降低了系統成本；芯片能多模式工作，確保系統達到了較高的工作效率；小于50uA的系統啟動(dòng)電流；能達到較精確的恒壓和恒流值；輸出有短路保護；小的待機功耗（Standby Power）；寬泛的交流電壓供電范圍（85V~275V）。 基于SE3910所設計的開(kāi)關(guān)電源方案，一般只適用輸出在5W及5W以下方案，主要是當輸出功率較大時(shí)，變壓器會(huì )工作在連續工作模式（CCM），導致系統效率會(huì )下降，輸出恒流精度會(huì )變差。 3 本文小結 隨著(zhù)便攜式電子設備越來(lái)越流行，便于攜帶的充電器、適配器等相關(guān)配件也會(huì )越來(lái)越受消費者青睞，未來(lái)電源方案勢必會(huì )向低成本、易攜帶、高性能、高可靠性的方向發(fā)展。高性能PWM控制器芯片SE3910正是順應此趨勢，使用該芯片可以構建使用很少外部元件并在寬的交流電壓輸入范圍內保持高性能的AC/DC轉換器解決方案。 |
