高性价比的电源适配器AP3710及应用电路
发布时间:2008/5/28 0:00:00 访问次数:412
本文所讨论的低功率电源适配器主要针对输出功率5~15瓦的电源系统。主要有两类方案,即集成pwm控制器方案和分立pwm控制器方案。
集成pwm控制器的典型应用图,u1采用dip-8封装,内部集成了pwm控制器和功率mosfet。变压器输入侧电路包括:由x电容cx和共模电感l-com组成的输入滤波电路,由bd组成的整流桥电路,由u1组成的控制及功率电路。变压器输出侧包括:二极管d10等组成的输出整流滤波电流;固定电压基准u2等组成的稳压反馈电路。该方案由于功率器件和pwm器件集成在一个封装内,故集成度较高,但散热设计难。
分立pwm控制器方案,u1多采用soic-8或sot23-6, 内部只含pwm控制器, 功率器件q1是mosfet。其余外围电路与集成pwm控制器方案相同。
以上两类方案的pwm控制器部分的共性是:多内置固定开关频率、斜波补偿、轻载时自动跳频、负载短路开路保护,这些都满足了5w~15w消费类电源系统的低成本、低待机能耗、高可靠性要求。以上两种方案及其拓展成的多数应用方案在dvd电源、电脑辅助电源、电池充电器、网络通讯设备领域等占有统治地位。
集成pwm控制方式还是分立pwm控制器,都只能与功率器件mosfet配套使用,故成本较高;为了符合电磁兼容要求,其应用系统的输入部分还必须含有x电容和共模电感l-com组成的输入滤波电路,成本也高。粗略估算,pwm控制(包括功率mosfet)及输入滤波电路的成本是整个系统元件成本的35%,这些都不符合消费类电子低成本的趋势要求。
因此,从pwm控制器的设计概念上寻求突破,同时最大程度地提高集成度,才能有效减少外围元件数,从而最终降低系统成本,这正是新推出的pwm控制器ap3710的方案设计思路。
ap3710是一款射极驱动模式的pwm控制器芯片,启动时首先从驱动端out获得初始电流,供电源端vcc,系统开始工作。系统正常工作时,从变压器的辅助绕组获得足够的能量维持vcc电压。uvlo比较器确保了ap3710在一定的开启电压和关断电压区间内可靠运行。内置振荡器的频率固定,但开关频率在一定范围抖动,改善了系统emi。斜波补偿功能提高了系统的稳定性。短路保护功能的实现方式是:当系统输出短路时,vcc端必将跌落至关断其门槛以下,此时芯片并不立即从启动,而是从通过放电模块将va端的电位拉低,使ap3710的vcc端得不到能量供应,从而有效降低了系统短路时的输入功率。
ap3710的电源适配器方案
ap3710的适配器方案。ap3710(u1)的脉冲输出脚与三极管q1的发射极直接相连,电网上电后,u1的out脚首先从q1的发射极获得能量,实现启动。c6、r7和c5是环路补偿元件,再配合恒压元件u2实现对负载端电压的稳定性调节。整体方案具有最好的性能,诸如待机功率、emi、转换效率、动态特性等性能达到了高性能电源适配器的指标要求。另外,该方案的器件数量少,没有输入x电容及共模电感,q1是低价格的晶体三极管,因而这是一种极高性价比的电源适配器方案。
测试结果
这里以12v/1a适配器系统为例,介绍主要测试结果。
(1)空载输入功率低
轻载和空载时,控制器从正常的pwm方式自动切换到“skip cycle”模式。在85v~264v电网电压范围内空载输入功率小于0.2w,满足cec标准规定的极限值0.3w;输出接0.5w负载时的输入功率小于0.9w。
(2)电源转换效率高
cec是美国加州制定的强制性电源能效标准,它规定了电源平均效率必须满足公式0.5+0.09lnpo,而平均效率是0.25po、0.5po、0.75po和po条件下的加权值。在230v电网电压范围内平均效率大于78%,满足cec标准规定的72%。
(3)瞬态特性好
ap3710采用电流模式控制,瞬态响应速度快、电压过冲小。
本文所讨论的低功率电源适配器主要针对输出功率5~15瓦的电源系统。主要有两类方案,即集成pwm控制器方案和分立pwm控制器方案。
集成pwm控制器的典型应用图,u1采用dip-8封装,内部集成了pwm控制器和功率mosfet。变压器输入侧电路包括:由x电容cx和共模电感l-com组成的输入滤波电路,由bd组成的整流桥电路,由u1组成的控制及功率电路。变压器输出侧包括:二极管d10等组成的输出整流滤波电流;固定电压基准u2等组成的稳压反馈电路。该方案由于功率器件和pwm器件集成在一个封装内,故集成度较高,但散热设计难。
分立pwm控制器方案,u1多采用soic-8或sot23-6, 内部只含pwm控制器, 功率器件q1是mosfet。其余外围电路与集成pwm控制器方案相同。
以上两类方案的pwm控制器部分的共性是:多内置固定开关频率、斜波补偿、轻载时自动跳频、负载短路开路保护,这些都满足了5w~15w消费类电源系统的低成本、低待机能耗、高可靠性要求。以上两种方案及其拓展成的多数应用方案在dvd电源、电脑辅助电源、电池充电器、网络通讯设备领域等占有统治地位。
集成pwm控制方式还是分立pwm控制器,都只能与功率器件mosfet配套使用,故成本较高;为了符合电磁兼容要求,其应用系统的输入部分还必须含有x电容和共模电感l-com组成的输入滤波电路,成本也高。粗略估算,pwm控制(包括功率mosfet)及输入滤波电路的成本是整个系统元件成本的35%,这些都不符合消费类电子低成本的趋势要求。
因此,从pwm控制器的设计概念上寻求突破,同时最大程度地提高集成度,才能有效减少外围元件数,从而最终降低系统成本,这正是新推出的pwm控制器ap3710的方案设计思路。
ap3710是一款射极驱动模式的pwm控制器芯片,启动时首先从驱动端out获得初始电流,供电源端vcc,系统开始工作。系统正常工作时,从变压器的辅助绕组获得足够的能量维持vcc电压。uvlo比较器确保了ap3710在一定的开启电压和关断电压区间内可靠运行。内置振荡器的频率固定,但开关频率在一定范围抖动,改善了系统emi。斜波补偿功能提高了系统的稳定性。短路保护功能的实现方式是:当系统输出短路时,vcc端必将跌落至关断其门槛以下,此时芯片并不立即从启动,而是从通过放电模块将va端的电位拉低,使ap3710的vcc端得不到能量供应,从而有效降低了系统短路时的输入功率。
ap3710的电源适配器方案
ap3710的适配器方案。ap3710(u1)的脉冲输出脚与三极管q1的发射极直接相连,电网上电后,u1的out脚首先从q1的发射极获得能量,实现启动。c6、r7和c5是环路补偿元件,再配合恒压元件u2实现对负载端电压的稳定性调节。整体方案具有最好的性能,诸如待机功率、emi、转换效率、动态特性等性能达到了高性能电源适配器的指标要求。另外,该方案的器件数量少,没有输入x电容及共模电感,q1是低价格的晶体三极管,因而这是一种极高性价比的电源适配器方案。
测试结果
这里以12v/1a适配器系统为例,介绍主要测试结果。
(1)空载输入功率低
轻载和空载时,控制器从正常的pwm方式自动切换到“skip cycle”模式。在85v~264v电网电压范围内空载输入功率小于0.2w,满足cec标准规定的极限值0.3w;输出接0.5w负载时的输入功率小于0.9w。
(2)电源转换效率高
cec是美国加州制定的强制性电源能效标准,它规定了电源平均效率必须满足公式0.5+0.09lnpo,而平均效率是0.25po、0.5po、0.75po和po条件下的加权值。在230v电网电压范围内平均效率大于78%,满足cec标准规定的72%。
(3)瞬态特性好
ap3710采用电流模式控制,瞬态响应速度快、电压过冲小。
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