高效率超低待機功耗的手機充電器設計

Power Integrations最近推出的LinkSwitch-II初級側控制離線式開關IC產品系列的新品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電子五大手機制造商聯合發(fā)布的充電器五星級標準，引起了許多參觀者的興趣。為適應手機充電器的技術革新和發(fā)展，新進半導體制造有限公司（簡稱BCD 半導體）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 標準和五星級標準的充電器方案。

　　AP3768/66/65 系列產品是專門為電池充電器和電源適配器而設計的第二代高性能原邊調整控制器。該系列產品采用“亞微安啟動電流”專利技術，允許實現30mW待機功耗。IC采用先進的原邊調整控制（PSR）技術實現高精度的恒壓/恒流（CV/CC）控制，無需光耦、二次側控制電路和環(huán)路補償電路即可實現系統穩(wěn)定、可靠地工作?？蛰d時，通過降低工作頻率減少待機功耗，實現了230V 線電壓條件下30mW 以下的待機功耗；采用隨機頻率調制技術降低系統EMI，系統無需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 應用原理圖和樣機演示圖。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 組成一個電阻分壓補償網絡，實現線電壓補償，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，實現輸出電壓控制。同時，還通過D3 的整流為AP3768 提供正常工作時的工作電壓。R9 為輸出電纜補償（cable compensation）電阻，改變R9 的阻值可以調整輸出電壓補償值，滿足不同線徑、長度電纜線末端的電壓調整率。

圖2a AP3768 應用原理圖

　　以下為該方案的測試結果，測試時在系統板輸出端接有長度為1.8m、 AWG26的輸出線。

1. 待機功耗（Standby Power）

　　手機充電器五星級標準為了達到節(jié)能的要求，對待機功耗有嚴格的規(guī)定，要求在輸入為230VAC 時，系統得到待機功耗要小于30mW。

　　表1 待機功耗

　　從表1 中可以看出，本方案在230V 輸入時，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）

　　系統的輸出電壓、電流的測試端在26AWG 輸出線末端。由于AP3768 有可調的輸出線纜壓降補償和溫度補償，因此，在不同的環(huán)境溫度（-5℃至45℃），不同的輸入電壓下，系統都能獲得良好的輸出電壓、電流特性。

　　圖3 系統的輸出電壓、電流特性

　　AP3768 系統在-5℃至45℃的環(huán)境溫度，交流85V 至265V 的輸入電壓下，輸出電壓調整率可以做到±1.25%，輸出電流調整率為40mA，為批量生產留了足夠的裕量。系統恒流輸出時的電壓范圍為1V-5V，可以在很大范圍內實現恒流輸出。在系統輸出短路的情況下，控制芯片進入打嗝（hiccup）模式，降低了系統功率，保證了系統的安全。

　　3. 系統的效率

　　2008 年10 月能源之星發(fā)布了最新的2.0 版外部電源能效標準，新的能源之星2.0 規(guī)范與任何規(guī)范或標準相比，提出了更嚴格的帶載效率要求。該規(guī)范規(guī)定，輸出3.5W（5V/700mA）的電源，平均效率必須達到65.5%。

　　AP3768 的工作電流只有300uA，而且在輕載時，采用了線性降低工作頻率的方式，降低了輕載時的開關損耗，因此，AP3768 的系統很容易滿足能源之星2.0的效率標準。圖4 為AP3768 系統輸出線端的效率測試結果。在AC 115V 輸入時，系統的平均效率為73.0%，在AC 230V 輸入時，系統的平均效率為71.5%，超出了能源之星外部電源2.0 的能效標準6%。

　　圖4 系統的效率