高效率超低待機(jī)功耗的手機(jī)充電器設(shè)計(jì)

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(jī)制造商聯(lián)合發(fā)布的充電器五星級標(biāo)準(zhǔn)，引起了許多參觀者的興趣。為適應(yīng)手機(jī)充電器的技術(shù)革新和發(fā)展，新進(jìn)半導(dǎo)體制造有限公司（簡稱BCD 半導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)和五星級標(biāo)準(zhǔn)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(jì)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(shí)現(xiàn)30mW待機(jī)功耗。IC采用先進(jìn)的原邊調(diào)整控制（PSR）技術(shù)實(shí)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(bǔ)償電路即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠地工作?？蛰d時(shí)，通過降低工作頻率減少待機(jī)功耗，實(shí)現(xiàn)了230V 線電壓條件下30mW 以下的待機(jī)功耗；采用隨機(jī)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(yīng)用原理圖和樣機(jī)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(gè)電阻分壓補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)線電壓補(bǔ)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(shí)現(xiàn)輸出電壓控制。同時(shí)，還通過D3 的整流為AP3768 提供正常工作時(shí)的工作電壓。R9 為輸出電纜補(bǔ)償（cable compensation）電阻，改變R9 的阻值可以調(diào)整輸出電壓補(bǔ)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(yīng)用原理圖

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

1. 待機(jī)功耗（Standby Power）

　　手機(jī)充電器五星級標(biāo)準(zhǔn)為了達(dá)到節(jié)能的要求，對待機(jī)功耗有嚴(yán)格的規(guī)定，要求在輸入為230VAC 時(shí)，系統(tǒng)得到待機(jī)功耗要小于30mW。

　　表1 待機(jī)功耗

　　從表1 中可以看出，本方案在230V 輸入時(shí)，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(bǔ)償和溫度補(bǔ)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(shí)的電壓范圍為1V-5V，可以在很大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)恒流輸出。在系統(tǒng)輸出短路的情況下，控制芯片進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)，新的能源之星2.0 規(guī)范與任何規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)相比，提出了更嚴(yán)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(dá)到65.5%。

　　AP3768 的工作電流只有300uA，而且在輕載時(shí)，采用了線性降低工作頻率的方式，降低了輕載時(shí)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(biāo)準(zhǔn)。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(shí)，系統(tǒng)的平均效率為73.0%，在AC 230V 輸入時(shí)，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(biāo)準(zhǔn)6%。

　　圖4 系統(tǒng)的效率