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【英飞凌DIY】用英飞凌CoolMOS P7和乐得瑞LDR6032A构建45W TYPE-C PD/ QC 全球通电源适配器 45W TYPE-C PD / QC Power Adapter Solution with Infineon CoolMOS P7 and LDR6032A

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jazzclassics
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本网技师
  • 2017-11-17 01:20:24
本设计方案的主要目的是用英飞凌提供的业界领先的CoolMOS以及乐得瑞LDR6032A构建一个45 W, Type-C接口电源适配器。这个适配器将普遍适用于笔记本电脑、手机、显示器、平板电脑以及其它中小功率的消费电子产品。作为全球通用的适配器,它应该具有宽的交流电压适应性并支持主流的多种电池充电器接口协议,包括USB PD协议。其它本方案考虑的设计要素还包括可靠性、功率体积、成本、效率和待机功耗。   
 
基于以上设计目标,本方案将提出一个基于英飞凌CoolMOS P7和乐得瑞LDR6032A的45W TYPE-C PD3.0反激式全球电压电源适配器设计,它初级采用了英飞凌公司ICE2Q系列准谐振PWM控制器,交流输入范围从90V 60Hz到265V 50Hz ,输出电压包括5 V / 3 A, 9 V / 3 A, 12 V / 3 A, 15 V / 3 A, 20 V / 2.25 A。为了提高效率和减少发热,次级采用由IR1161LPBF构成的同步整流电路。



整个电路的架构见图。输入采用π型滤波器有效减小EMI。DC-DC部分选用了反激拓扑。选择反激拓扑的理由有以下几点。1)输入与输出隔离,保障使用者的人身安全;2)结构简单,有成熟可靠的电路、工作稳定可靠;3)有许多优质而低价的器件可供选择,因此成本低廉;4)待机功耗可以低至数十毫瓦;5)较宽的电源电压适应范围。而初级控制采用英飞凌公司集成了准谐振功能的ICE2QPWM控制器,提高了整个电源效率并减小了体积。次级采用由IR1161LPBF及英飞凌BSZ场效应管构成的同步整流电路,非常有效地改善了二次侧直流输出大电流时的发热状况,使得效率得以提升并使得电源的工作更加稳定可靠。为了提高功率密度、并且使电路的规模化生产和调试更具有可操作性,PWM控制电路和PD接口电路被设计成单独的PCBA模块(见Block Diagram图中虚线框内部分)。





经过十多个日夜,设计基本成型了。






英飞凌客服
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副总工程师
  • 2017-11-17 09:11:07
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jazzclassics
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本网技师
  • 2017-11-30 12:52:08
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打样回来的PCB


PWM板



Type-C PD 接口板










PCBA组装完成大概的样子,下一步是分模块调试
jazzclassics
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本网技师
  • 2017-11-30 13:04:56
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PCB组装好是2周前的事情了。论坛不能用手机发图片,所以发帖就晚了。
下面是测试结果
输入电压范围: AC90 - AC240V Test Pass
输出:12V 0A, 12V 0.1A, 12V 3.75A, 12V 4A Test Pass



AC 115V 输出 12.15V 0.1A VDS波形







AC 230V 输出 12.15V 4A VDS波形






AC 230V 输出 12.15V 4.5A VDS波形.

此时输出功率已达到54.6W,超过设计功率20%。VDS电压已经超过Mos最大耐压。原因是MOS关断时候的电压过冲太大了。并且过冲大EMI也会比较差,所以电路还需要继续调整优化。
jazzclassics
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本网技师
最新回复
  • 2017-12-19 10:29:23
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下图是英飞凌官方的45瓦适配器参考设计电路图
问题:
1) 请分别给出在空载轻载和满载的时候ICE2QS03G的ZC,FB,CS引脚和VDS以及次级同步整流驱动对应的波形
2) 这个电路要怎样设置才能保证在谷底开通,什么原因会导致按照这个电路图做出来实际的机器没有在谷底开通,而是在峰顶开通或者其他位置开通?
3) 变压器T1初级的电感量1.5MH是怎样计算出来的?
4) 光耦的偏置电阻R10取电流的位置,可以在PI型CLC滤波器的前、中、后。这三种位置分别有什么区别?怎样选择?
5) 电阻R8作用是什么?是为了防止过流烧坏光耦吗?他的取值10k是怎么样计算出来的?
6) 怎样设置次级TL431周边元件保证这个电路工作稳定并且有好的动态响应 ?

下面这个是实际制作的45W电源适配器的电路图









测试发现用这个电路做出来的机器存在一些问题。不稳定 ,不能开启QR,整机效率很低,零电压开启有问题,输出纹波过大。


下面的三张图片是空载的时候测量的VDS(黄色x10),输出直流纹波(蓝色)波形。
问题:
1) 这个波形正常吗?
2) 从图片上看到开关的周期大约为200微秒也就是说开关频率为5K赫兹,是什么原因可能会ICE2QS03G的脚导致开关频率进入到音频段?
3) 要怎样减小纹波?









下面这张图片是空载的时候测量的VDS(黄色x10),ICE2QS03G的FB引脚(蓝色)波形。
问题:
1) 这个波形正常吗?
2) 要怎样调整反馈环路,是电源工作更稳定
 
下面这个图是空载时测量的ICE2QS03G的ZC脚(黄色)和GATE脚(蓝色)波形。
问题:
1) 这两个信号正常吗?

面这个图是空载时测量的VDS(黄色)和开关管GATE脚(蓝色)波形。



问题:
1) 这两个信号正常吗
2) 为什么有时候在谷底开通,有时候又不在谷底开通?

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