芯朋微小体积5V2.4A六级能效充电器方案详介

　　今天给大家介绍PN8370（SOP7） 5V2.4A六级能效充电器方案。

　　一PCB及DEMO实物图

　　二方案典型应用图

　　

　　三方案特性

　　输入电压：90~265Vac全电压

　　输出电压：5V

　　输出电流：2.4A±3%

　　平均效率：≥79.94%（满足六级能效要求）

　　高压启动待机功耗《50mW

　　多重补偿（线补偿、CC补偿、温度补偿、轻载补偿）无需外部元件

　　输出短路保护、输出过流保护，VDD过压保护，FB分压电阻开路、短路保护，电流侦测电阻Rcs短路保护，过温保护；

　　

　　四测试数据

　　五EMC测试

　　EMI传导、辐射满足EN55022 Class B标准要求，裕量均大于6.0dB

　　ESD满足IEC61000-4-2，8kV/15kV等级要求

　　EFT满足IEC 61000-4-4： 2004，4kV等级要求

　　Surge满足IEC 61000-4-5:2005，1kV等级要求

　　交流绝缘满足3.75kV，60s， 漏电流小于5mA要求

　　六封装及脚位配置图

　　七设计要点

　　1. 多模式恒压控制策略

　　PN8366-PN8370恒压控制策略如上图所示，多工作模式以提高转换效率：

　　PFM_QR Mode： QR技术以提高75%和100%效率

　　PWM_QR Mode： 平衡开关损耗及通态损耗以提高25%和50%效率，避免音频噪音

　　PFM Mode： 专利高压启动显著提高10%负载效率

　　Standby Mode：工作频率低至400Hz，可实现30mW待机

　　由于芯片工作在不连续导电模式，工作频率由能量守恒确定：

　　电源设计应注意：

　　合理设计变压器，确保满载fs在35～75kHz（4点平均效率与fs成反比）

　　合理选择假负载，确保空载fs大于400Hz

 

　　2. 自适应检测式谷底开通

　　如上图所示：

　　T1为变压器励磁时间：

　　T2为变压器去磁时间：

　　T3为激励电感Lp和寄生电容Cds的振荡时间，忽略开关管开关瞬态转换时间Tr和Tf ：

　　PN8366-PN8370在T3期间寻找振荡谷底开通，从而减小Cds放电损耗，提高效率、降低芯片温度，由（4）式可以看出：T3与VDC成正比，即输入电压越低，芯片跳过的谷底越少；T3与Po成反比，即输出功率越重，芯片跳过的谷底越少（实际为衰减振荡），建议在低压满载时芯片在1-3谷底开通。

　　3. FB采样

　　芯片在T2期间间接采样输出电压信号，闭环调节输出电压：

　　应尽量减小变压器漏感Ls或减轻RCD吸收，以降低Tr期间变压器漏感Ls与Cds振荡对FB采样的影响，提高电压精度。另外，输出电压线补量由FB采样电阻调整：

　　4. 变压器设计

　　根据电磁感应定定理，最大磁通密度为：

　　其中Np为变压器原边圈数、Ae为变压器窗口面积、Vcs芯片CS脚内部基准最大值。

　　该系列产品采样开环恒流法，即去磁占空比固定为0.5

　　由于芯片占空比被限制在0.5以内，变压器匝比受下式约束：

　　

　　应考虑（1）、（7）、（8）、（9）来设计变压器电气参数，由于PN8366-PN8370的VDD范围放宽至8～34V，可支持各种变压器结构。

　　5. 功率管应用

　　为提高系统可靠性，功率器件应降额使用，在最糟工况下，推荐降额系数如下：

　　电压De-rating系数为0.85，如芯片Vds电压低于595V（700*0.85）。

　　温度De-rating系数为0.85，如芯片表面温度低于115度（135*0.85）。

　　6. PCB布线

　　功率回路尽量短，且与其它回路分开，改善系统EMC

　　采样回路尽量短，以防止采样受干扰，提高系统EFT能力

　　VDD电容尽量紧贴芯片供电脚与GND脚，提高系统ESD能力

　　芯片小信号回路应远离EMI滤波器的磁性元器件，改善电磁兼容性.