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【原创】硬货:5V 2.1A适配器,小尺寸(33.5*38.5mm)待机功耗小于50mW——每日更新

 5V/2.1A小尺寸(33.5mm*38.5mm)适配器技术参数要求
1、输入电压:90~265Vac;
2、输出功率:10.5W(Typical);
3、待机功耗:<50mW;
4、工作环境:25℃—40℃;
5、传导余量-8dB,辐射-6dB;
6、平均效率:≥76.5%(输出线端 1.5m AWG 20);
7、线性调整率:±1%,负载调整率:±3%;
8、双面板设计,单面元器件,面积:(33.5mm*38.5mm);
9、绝缘耐压:3750V,群脉冲、雷击:±2000V,ESD静电:满载接触±8KV,空气±15KV;
10、具备输出短路保护,输出过流保护,VDD过压保护,FB分压电阻开路短路保护,以及电流侦测电阻Rcs短路和过温保护;
补充说明:应成本考虑,选取PSR内置MOS的电源芯片,无共模电感,PCBA整体成本不得超过4元(加工费另算)

下面开始......

当然各位也可以加我QQ:7583408共同进行探讨

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kempin
LV.5
2
2014-03-30 01:38
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kempin
LV.5
3
2014-03-30 01:49
@kempin
原理图[图片] 

电路描述

 

      该电路图中R7、R8为反馈分压电阻,C3起到环路补偿的作用;D1,R2,以及R3,C1 组成RCD 箝位电路,用于吸收功率Mos(芯片内部已集成,Vds耐压值为650V)漏源端尖锋电压,可以视情况予以减轻。当CS 脚短路(或Rcs 短路)时系统会发生保护并进入Latch 状态,以确保系统不会被损坏;EC1,L1,L2,EC2 组成π性滤波,以改善EMI 性能;

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kempin
LV.5
4
2014-03-30 12:55
@kempin
电路描述       该电路图中R7、R8为反馈分压电阻,C3起到环路补偿的作用;D1,R2,以及R3,C1组成RCD箝位电路,用于吸收功率Mos(芯片内部已集成,Vds耐压值为650V)漏源端尖锋电压,可以视情况予以减轻。当CS脚短路(或Rcs短路)时系统会发生保护并进入Latch状态,以确保系统不会被损坏;EC1,L1,L2,EC2组成π性滤波,以改善EMI性能;

系统关键元件考量

 

1. 电源芯片选取的芯片为内置650V 耐压,典型导通电阻3.6Ω的功率MOS和内置高压启动电路,因此不需要额外的启动电阻和外置的功率管。系统设计时需要确保在各种工作状态下IC 内置MOS 的DS 耐压可以满足要求。

2. RCD 吸收初级嵌位(RCD)回路,尽量在C或者D上再串一个电阻,以利于EMI及退磁回路调整。RCD吸收的二极管建议采用慢管1N4007或是FR107。

3. COMP 电容COMP 脚对地采用一颗电容作为环路补偿,建议采用104 的瓷片电容即可。

4.上偏电阻R4由于内置了输入线电压补偿功能,通过调整上偏电阻R4(需要等比例调整下偏电阻R3),即可使不同交流输入电压,同一输出条件下的输出电流尽可能保持一致。根据芯片参考资料,建议将R4的值设计在30K~100K。

 

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xiao998
LV.1
5
2014-03-30 13:42
@kempin
系统关键元件考量 1.电源芯片选取的芯片为内置650V耐压,典型导通电阻3.6Ω的功率MOS和内置高压启动电路,因此不需要额外的启动电阻和外置的功率管。系统设计时需要确保在各种工作状态下IC内置MOS的DS耐压可以满足要求。2.RCD吸收初级嵌位(RCD)回路,尽量在C或者D上再串一个电阻,以利于EMI及退磁回路调整。RCD吸收的二极管建议采用慢管1N4007或是FR107。3.COMP电容COMP脚对地采用一颗电容作为环路补偿,建议采用104的瓷片电容即可。4.上偏电阻R4由于内置了输入线电压补偿功能,通过调整上偏电阻R4(需要等比例调整下偏电阻R3),即可使不同交流输入电压,同一输出条件下的输出电流尽可能保持一致。根据芯片参考资料,建议将R4的值设计在30K~100K。 
我也有几个相似的方案  可以讨论一下
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2014-03-30 15:25
坐等听课,输出电路保护的实现?
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kempin
LV.5
7
2014-04-01 00:48
@哇哈哈0608
坐等听课,输出电路保护的实现?
请问你指的输出保护,指的是何保护?
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kempin
LV.5
8
2014-04-01 00:49
@kempin
请问你指的输出保护,指的是何保护?
    系统设计

    1.选定肖特基

     设计统时需先确定输出肖特基二极管的耐压。对于这类芯片架构,5V输出电建议采用40V 耐压的肖特基二极管9V 出电压建议采用 60V 耐压肖特基二极管,12V 输出压建议采用 100V 耐压的肖基二极管。

    2.确定初次级间的匝比

    根据系确定肖极管后耐压范交流输的要求定初次的匝比 N根据实际变压器绕制情况再做微调。

    3.CS 的检测电阻

    根据输出的最大电流 Io,初次级之间的匝比 N以下公式

经查询,芯片规格书,0.5VCS流检测比较器的基准, n1为系统的电流耦合系数(基本为 0.85~0.9)

 

 
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kempin
LV.5
9
2014-04-01 01:00
@kempin
   系统设计   1.选定肖特基    设计系统时,需先确定输出肖特基二极管的耐压。对于这类芯片架构,5V输出电压建议采用40V耐压的肖特基二极管,9V输出电压建议采用60V耐压的肖特基二极管,12V输出电压建议采用100V耐压的肖特基二极管。   2.确定初次级间的匝比   根据系统输出确定肖特基二极管后就由其耐压范围以及交流输入电压的要求反推确定初次级之间的匝比N,最终根据实际变压器绕制情况再做微调。   3.CS的检测电阻   根据输出的最大电流Io,初次级之间的匝比N,由以下公式[图片]经查询,芯片规格书,0.5V为CS电流检测比较器的基准,n1为系统的电流耦合系数(基本为0.85~0.9)。  

经查询芯片资料。正常工作条件下, 统均工作于 DCM 模式,因可由以下公式确定系统变压器的电感量。

 

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2014-04-01 09:30

有没有DEMO测试报告呢?

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kempin
LV.5
11
2014-04-01 19:29
@天空skydai
有没有DEMO测试报告呢?
测试报告在整理
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kempin
LV.5
12
2014-04-01 19:47
@kempin
经查询芯片资料。正常工作条件下,系统均工作于DCM模式,因此可由以下公式确定系统变压器的电感量。[图片] 

    变压器辅助绕组的设计

    由于系统输出电压由下列公式确定。

 

    N1 为辅助绕组和次级绕组之间的匝比,Vref 为FB 采样的基准电压2.0V, Vd 为输出整流二极管的压降。确定变压器的次级的圈数后,即可确定辅助绕组的圈数,建议将系统最大功率输出时的VDD 电压设计为15V 左右。最终根据系统的实际需要调整辅助绕组和次级绕组之间的匝比,比如输出电压的实际要求工作范围,以保证在要求的范围内能给VDD 提供足够的电压,同时不会触发VDD 过压保护。

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chenyankun
LV.8
13
2014-04-02 20:14
@kempin
测试报告在整理
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lookingdong
LV.7
14
2014-04-02 20:51
@chenyankun
[图片]

是什么芯片?

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zhenxiang
LV.10
15
2014-04-02 21:41
@lookingdong
是什么芯片?

有没有成品的图片让看下。输出电压精度 负载调整 线电压调整 真能达到上面的要求?

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gudu427119
LV.2
16
2014-04-03 09:59
@kempin
系统关键元件考量 1.电源芯片选取的芯片为内置650V耐压,典型导通电阻3.6Ω的功率MOS和内置高压启动电路,因此不需要额外的启动电阻和外置的功率管。系统设计时需要确保在各种工作状态下IC内置MOS的DS耐压可以满足要求。2.RCD吸收初级嵌位(RCD)回路,尽量在C或者D上再串一个电阻,以利于EMI及退磁回路调整。RCD吸收的二极管建议采用慢管1N4007或是FR107。3.COMP电容COMP脚对地采用一颗电容作为环路补偿,建议采用104的瓷片电容即可。4.上偏电阻R4由于内置了输入线电压补偿功能,通过调整上偏电阻R4(需要等比例调整下偏电阻R3),即可使不同交流输入电压,同一输出条件下的输出电流尽可能保持一致。根据芯片参考资料,建议将R4的值设计在30K~100K。 

请教下:

2. RCD 吸收初级嵌位(RCD)回路,尽量在C或者D上再串一个电阻,以利于EMI及退磁回路调整。RCD吸收的二极管建议采用慢管1N4007或是FR107。

问:为什么串加一个电阻,就利于EMI及退磁回路调整?

3. COMP 电容COMP 脚对地采用一颗电容作为环路补偿,建议采用104 的瓷片电容即可。

问:为什么加个电容就形成环路补偿?

上面的2个问题,望给耐心解答下,谢谢啦。

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kempin
LV.5
17
2014-04-03 10:56
@zhenxiang
有没有成品的图片让看下。输出电压精度负载调整线电压调整真能达到上面的要求?
成品板,现在手上就两块。一块被别人拿走了,另外一块,我还在测试
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kempin
LV.5
18
2014-04-03 11:01
@kempin
成品板,现在手上就两块。一块被别人拿走了,另外一块,我还在测试
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lzp970
LV.4
19
2014-04-04 14:44

学习..学习

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kempin
LV.5
20
2014-04-04 16:42
@gudu427119
请教下:2.RCD吸收初级嵌位(RCD)回路,尽量在C或者D上再串一个电阻,以利于EMI及退磁回路调整。RCD吸收的二极管建议采用慢管1N4007或是FR107。问:为什么串加一个电阻,就利于EMI及退磁回路调整?3.COMP电容COMP脚对地采用一颗电容作为环路补偿,建议采用104的瓷片电容即可。问:为什么加个电容就形成环路补偿?上面的2个问题,望给耐心解答下,谢谢啦。

      你的这个问题问的很好,我的理解是这样,供参考:

      1、关于为什么串加一个电阻,就利于EMI及退磁回路调整的问题

      串联一个电阻的作用是抑制RCD的二极管的反向恢复电流,包括吸收的二极管采用慢管也是同样的作用,都是起到延长EMI退磁回路的调整作用;

      2、关于为什么加个电容就能形成环路补偿的问题

      这个问题会涉及到PSR芯片内部架构的问题,我们来看一张典型的PSR应用框架图

      采样电压和基准电压比较产生误差电压,PSR是关端MOS次级续流时候采样,这个电容作用就是存储误差电压的。如果不加这个电容。次级管断的时候采样,到初级开通MOS的时候控制电路就根本不知道次级输出的情况。这个点容如果太大,那么上面会存储过多的能量。当输出变动的时候要很长时间这个电容才能回复到正确的误差电压。所以就表现出电源响应慢。

      反馈采样送入误差放大器和基准比较,比较后的误差电压是用来控制开关管的导通。当原边关闭,次级输出,反馈采样,得到误差信号,没有这个电容,原边再次导通,EA输出的信号丢失。无法再控制开关管。

      简单说该电容作用是把输出的情况存储起来。等开关管导通时候告诉开关管导通时间多少才合适。由于EA误差放大器的倍数很大,所以输出会很精准的得到反馈电阻设定的电压值上。

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kempin
LV.5
21
2014-04-04 17:08
@lzp970
学习..学习

PCB板,各位大师多多指正

 

                                   TOP                                                               Bottom                                 

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nyh20028319
LV.5
22
2014-04-05 16:43
@kempin
PCB板,各位大师多多指正[图片] [图片]                                  TOP                                                              Bottom                                 

电压分压反馈怎么用电源辅助绕组做反馈,而不用做反馈

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nyh20028319
LV.5
23
2014-04-05 17:01
@kempin
PCB板,各位大师多多指正[图片] [图片]                                  TOP                                                              Bottom                                 

想问一下这个PSR芯片是不是用了哪个品牌的芯片?

有没有具体的PN.

谢谢!

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mark jia
LV.8
24
2014-04-08 09:14
@kempin
PCB板,各位大师多多指正[图片] [图片]                                  TOP                                                              Bottom                                 
板画的不错呀
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小威
LV.2
25
2014-04-08 14:50
赞一个,学习来了
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guami
LV.2
26
2014-04-08 15:31
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kempin
LV.5
27
2014-04-10 14:38
@kempin
PCB板,各位大师多多指正[图片] [图片]                                  TOP                                                              Bottom                                 
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kempin
LV.5
28
2014-04-10 14:45
@kempin
关于布局(来之芯片设计厂商资料)[图片] 

关于布局考量

 

1.高压部分初级的高压部分距离,请尽可能的保持在1mm 以上。

2.单点接地所有接地,包括芯片的地,VDD的地,COMP电容的地,FB电阻的地,变压器的地,CS电阻的地,尽量单点接地,即分别接到输入Bulk电容的地,大电流与小信号部分一定要分开,建议采用以上的电路板布局。

3.RCD 回路和大电流回路图中的RCD回路1和大电流回路2,以及次级整流之后的回路3所形成的的面积应尽量小。

4.FB 回路FB回路的走线应尽量的短,且远离大电流大电压回路以避免干扰,同时电阻要离IC的FB PIN越近越好。另外,建议在FB到地之间并一颗小电容(建议10pF-47pF)。

5.VDD 电容建议 VDD 电容为4.7uF~10uF 的50V 电解电容,且应放置在距离VDD 引脚最近的地方,这样可以降低干扰,同时建议尽可能在VDD 与GND 之间在放置一颗10~100nF 的瓷片电容,已滤除高频干扰。

6.VDD 限流电阻建议VDD回路在整流之后预留一个0805的限流电阻,且VDD整流管推荐使用FR系列或者是慢管1N4007,有利于FB采样及退磁。

7.散热在满载 EMI 测试的情况下可将SW 脚和次级整流二极管所连接的PCB 区域适当加大,并露铜以改善器件散热能力。

8.输出二极管次级绕组,输出二极管与输出滤波电容所围成的环路区域面积应最小。此外,与二极管的阴极和阳极连接的铜铂区域应足够大,以便用来散热。最好在安静的阴极留有更大的铜铂区域,而阳极铺铜区域过大会增加高频辐射EMI。

 

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2014-04-10 16:50
@kempin
关于布局考量 1.高压部分初级的高压部分距离,请尽可能的保持在1mm以上。2.单点接地所有接地,包括芯片的地,VDD的地,COMP电容的地,FB电阻的地,变压器的地,CS电阻的地,尽量单点接地,即分别接到输入Bulk电容的地,大电流与小信号部分一定要分开,建议采用以上的电路板布局。3.RCD回路和大电流回路图中的RCD回路1和大电流回路2,以及次级整流之后的回路3所形成的的面积应尽量小。4.FB回路FB回路的走线应尽量的短,且远离大电流大电压回路以避免干扰,同时电阻要离IC的FBPIN越近越好。另外,建议在FB到地之间并一颗小电容(建议10pF-47pF)。5.VDD电容建议VDD电容为4.7uF~10uF的50V电解电容,且应放置在距离VDD引脚最近的地方,这样可以降低干扰,同时建议尽可能在VDD与GND之间在放置一颗10~100nF的瓷片电容,已滤除高频干扰。6.VDD限流电阻建议VDD回路在整流之后预留一个0805的限流电阻,且VDD整流管推荐使用FR系列或者是慢管1N4007,有利于FB采样及退磁。7.散热在满载EMI测试的情况下可将SW脚和次级整流二极管所连接的PCB区域适当加大,并露铜以改善器件散热能力。8.输出二极管次级绕组,输出二极管与输出滤波电容所围成的环路区域面积应最小。此外,与二极管的阴极和阳极连接的铜铂区域应足够大,以便用来散热。最好在安静的阴极留有更大的铜铂区域,而阳极铺铜区域过大会增加高频辐射EMI。 
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2014-04-10 16:58
温度范围太小了
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liruoqi
LV.5
31
2014-04-10 22:51
赞一个!分析得不错~~~
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