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原创

【原创DIY】PD协议18W 高效小体积适配器

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1
世纪电源网-恬恬
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超级版主
  • 2018-3-28 11:56:45
1. 简介
本文档介绍一款 PD18W 高效小体积适配器,本方案具有以下特性:
高效率(满足 CoC V5 Tier2 能效要求);
低漏电流(<20uA@230Vac/50Hz,Y 电容 220pF);
无散热器设计(全覆盖范围器件满足温度降额);
外观美观简洁,内部结构简单,易生产加工;

1.1. 原边控制方案
原边 PWM 控制采用英飞凌的第二代准谐振控制器 ICE2QS03GIC 内部集成的高压启 动电路可以极大的降低空载功耗;数字降频,频率随负载下降而下降,因此与传统方案相比, 系统平均效率得到显著提高,多种保护功能可实现电源系统在发生故障时得到全面保护,原 边精确的输出过压保护电路允许电路单光耦设计。
原边功率开关管采用英飞凌最新一代 P7 系列的 700V 高压管 IPN70R600P7S ,低的 Rds(on)和 Q 有助于系统性能的提升,SOT223 封装节省布局空间,实现 18W 输出下无散热 器设计。

1.2. 副边控制方案
步整流采用英飞凌的低成本 5Pin 控制 IC IR1161。IC 内部低至-4mV 的关断电压有助于 提高实现高效同步整流,可调整的最小开通时间和逐周期的 MOT 检测,是高可靠性的同步 整流方案;另外精简的外围电路有助于电路小型化的设计。
同步整流采用英飞凌 100V 逻辑电平 MOS 管 BSZ0804LS,TSDSON-8 FL 封装,18W 方 案无需增加散热器,占板面积小,提高了方案的功率密度。
image002.jpg
50mm*48mm*28mm
image003.jpg
image004.jpg
3. 规格参数

3.1. 输入规格
  
输入电压
  
90~264Vac
输入电流
<0.5A
输入频率
47~67Hz
空载功耗
<75mW     @230Vac Fre=50Hz

3.2. 输出规格
  
  
  
输出电压/电流
  
5V/3A
9V/2A
12V/1.5A
15V/1.2A
输出过压保护点
<19V
输出过流保护
≥110%*Io
输出纹波电压
<250 mV   (10cm 线端测试,并联 1uF 陶瓷电容,带宽 20MHz)
平均效率
满足 COC V5 Tier2 能效要求
开机延迟时间
<3S
动态过冲/回沟
<5%*Vo
共模噪声
<2V

4.2. 效率
  
  
测试条件
  
  
100%  Io
  
75%  Io
  
50%  Io
  
25%  Io
  
10%  Io
  
Avg  Effi
5V/115Vac
87.6
89.46
89.4
89
87.92
88.86
5V/230Vac
89.1
90.1
89.5
88.14
86.42
89.21
9V/115Vac
89.65
90.08
89.65
87.66
84.97
89.26
9V/230Vac
91
90.5
89.77
88.07
83.5
89.83
12V/115Vac
89.62
89.5
89.17
86.5
83.15
88.69
12V/230Vac
90.5
90.31
88.69
86.27
82.27
88.94
15V/115Vac
89.21
88.76
87.9
84.2
79.24
87.51
15V/230Vac
90.1
89.4
87.33
84.2
79.03
87.75
备注:CoC V5 Tier2 要求 Avg Effi>85.45%,Effi10%>75.45% (15V/1.2A&12V/1.5A&9V/2A);
Avg Effi>81.84%,Effi10% >72.48% (5V/3A);板端测试;
image005.jpg
image006.jpg

4.3. 待机功耗
  
输入电压
  
90Vac
115Vac
230Vac
264Vac
空载功耗
45mW
48mW
54mW
60mW

4.4. 纹波电压
  
  
测试条件
  
5Vout
9Vout
12Vout
15Vout
空载
满载
空载
满载
空载
满载
空载
满载
90Vac/60Hz
120mV
230mV
132mV
162mV
126mV
136mV
124mV
142mV
115Vac/60Hz
126mV
184mV
128mV
134mV
124mV
126mV
118mV
114mV
230Vac/50Hz
150mV
148mV
148mV
120mV
128mV
116mV
124mV
115mV
264Vac/50Hz
108mV
144mV
156mV
116mV
132mV
120mV
142mV
112mV

4.5. 过流保护点
  
测试条件
  
5Vout
9Vout
12Vout
15Vout
90Vac/60Hz
3.36A
2.78A
2.44A
2.11A
115Vac/60Hz
3.30A
2.83A
2.51A
2.28A
230Vac/50Hz
3.19A
2.88A
2.70A
2.50A
264Vac/50Hz
3.22A
2.95A
2.76A
2.59A
备注:现在的 OCP 使用原边的限流保护,更新 LDR6032 程序后可以更精确控制所需的 OCP。

4.6. 过压保护
  
测试条件
  
OVP
230Vac/50Hz/空载
18.5V
230Vac/50Hz/满载
18.2V

4.7. 温升测试
  
测试点
  
90Vac/5V/3A
264Vac/5V/3A
90Vac/9V/2A
90Vac/15V/1.2A
Q5(原边功率 MOS)
90.8℃
83℃
86℃
85℃
Q4(SR MOS)
95℃
89℃
80℃
78℃
磁芯
89℃
82℃
81℃
80℃
C6
79℃
68℃
76℃
75.4℃
C3
85℃
79℃
73℃
72℃
备注:装壳置于密闭纸箱老化测试 2  小时,纸箱内环境温度为 32℃。

4.8. 共模噪声
  
测试条件
  
整机共模噪声
230Vac  市电+隔离变压器
1.5V

5. 原理图
                              image007.jpg
6. PCB Layout
image009.jpg image008.jpg
PCB 顶层丝印和走线
image011.jpg image010.jpg
PCB 底层丝印和走线
image014.jpg image013.jpg image012.jpg
输出端子丝印和走线


文章出自英飞凌•第三届电源产品方案DIY 设计大赛
shandy
  • shandy
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LV3
助理工程师
  • 2018-3-30 14:12:09
  • 倒数4
 
好东西,用的是什么变压器,资料传上来。
程英明
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版主
  • 2018-4-10 14:36:08
  • 倒数3
 
不错哦,效率高
你是我的小丫小苹果
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本网技师
  • 2018-4-23 10:14:51
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wbt100
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