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10 W恒压/恒流USB充电器

在众多PI产品中，InnoSwitch-CH系列我最喜爱，它是集成了MOSFET、同步整流和反馈功能的离线式反激CV/CC开关IC，今天介绍它的一款应用方案给大家。

保险丝F1为初级侧元件提供严重故障保护。有必要使用一个浪涌限制热敏电阻(RT1)，因为整流二极管(D1-D4)的浪涌电流额定值较低，并且大容量电容C2和C4的值相对较高且具低阻抗。D1-D4选用了小尺寸的二极管，因为空间受限，特别是PCB到壳体的高度较小。电容C2和C4对整流AC输入提供滤波，与L1和L2一起形成π型滤波器，对差模EMI进行衰减。低值Y电容(C8)可降低共模EMI。

IC具有自启动功能，当首次AC上电时，它使用内部高压电流源对BPP引脚电容(C6)进行充电。在正常工作期间，初级侧控制从变压器的辅助绕组获得供电。其输出采用反激式绕组，通过电流限制电阻R4进行整流和滤波（D2和C5）并馈入BPP引脚。输出稳压通过采用ON/OFF控制来实现，使能开关周期的数量根据输出负载进行调整。在重负载下，大部分开关周期都被使能；在轻载或空载下，大部分周期都被禁止或跳过。一旦周期使能后，功率MOSFET将保持导通，直到初级电流逐渐增大到特定工作状态的器件限流点。该IC设定了四种工作状态（限流点），以使初级电流开关模式的频率分量保持在音频范围之外，直到轻载时，变压器磁通密度以及因此产生的音频噪声都处于极低水平。

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谢厚林
LV.12
2
2016-02-02 17:27
同步整流好！
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qunokker
LV.4
3
2016-02-02 20:23
变压器初级的一端连接到整流DC总线，另一端连接到InnoSwitch-CH IC (U1)内集成的650 V功率MOSFET
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qunokker
LV.4
4
2016-02-02 20:24
@qunokker
变压器初级的一端连接到整流DC总线，另一端连接到InnoSwitch-CHIC(U1)内集成的650V功率MOSFET
由D1、R1、R14和C1形成的低成本RCD箝位可限制峰值漏极电压（受变压器和输出走线电感影响而产生）
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qunokker
LV.4
5
2016-02-02 20:28
@qunokker
由D1、R1、R14和C1形成的低成本RCD箝位可限制峰值漏极电压（受变压器和输出走线电感影响而产生）
InnoSwitch-CH的次级侧提供输出电压、输出电流检测并驱动提供同步整流的MOSFET。
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qunokker
LV.4
6
2016-02-02 20:31
@谢厚林
同步整流好！
变压器的次级由Q1整流，由C10滤波。
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qunokker
LV.4
7
2016-02-02 20:33
@qunokker
InnoSwitch-CH的次级侧提供输出电压、输出电流检测并驱动提供同步整流的MOSFET。
开关瞬态期间的高频率振铃通过缓冲器元件R7和C9降低，而开关瞬态期间会产生Q1高压和辐射EMI。
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peingdd
LV.4
8
2016-02-02 22:40
@qunokker
变压器的次级由Q1整流，由C10滤波。
为降低耗散，同步整流(SR)由Q1提供。
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peingdd
LV.4
9
2016-02-02 22:40
@qunokker
变压器初级的一端连接到整流DC总线，另一端连接到InnoSwitch-CHIC(U1)内集成的650V功率MOSFET
Q1的栅极根据通过R5和IC的FWD检测到的绕组电压进行导通。
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ytrte345
LV.2
10
2016-02-03 10:06
@qunokker
由D1、R1、R14和C1形成的低成本RCD箝位可限制峰值漏极电压（受变压器和输出走线电感影响而产生）
在连续导通模式下，功率MOSFET就在次级侧下达初级侧请求的新开关周期指令之前关断。
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ytrte345
LV.2
11
2016-02-03 10:09
@qunokker
开关瞬态期间的高频率振铃通过缓冲器元件R7和C9降低，而开关瞬态期间会产生Q1高压和辐射EMI。
在非连续导通模式下，MOSFET会在MOSFET的电压降低于阈值时关断。
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ytrte345
LV.2
12
2016-02-03 10:13
@ytrte345
在非连续导通模式下，MOSFET会在MOSFET的电压降低于阈值时关断。
对初级侧MOSFET的次级侧控制可确保它永不会与同步整流MOSFET同时导通。
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qunokker
LV.4
13
2016-02-03 14:13
@ytrte345
对初级侧MOSFET的次级侧控制可确保它永不会与同步整流MOSFET同时导通。
IC的次级侧从次级绕组正向电压或输出电压自行供电。
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qunokker
LV.4
14
2016-02-03 14:16
@qunokker
IC的次级侧从次级绕组正向电压或输出电压自行供电。
在恒压(CV)工作期间，输出电压为器件供电，馈入VO引脚。
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qunokker
LV.4
15
2016-02-03 14:17
@qunokker
在恒压(CV)工作期间，输出电压为器件供电，馈入VO引脚。
在恒流(CC)工作期间，当输出电压降低时，器件将直接从次级绕组自行供电。
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peingdd
LV.4
16
2016-02-03 19:50
@qunokker
在恒流(CC)工作期间，当输出电压降低时，器件将直接从次级绕组自行供电。
在初级侧MOSFET导通期间，出现于次级绕组的正向电压用于通过R5和内部稳压器对去耦电容C7充电。
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peingdd
LV.4
17
2016-02-03 19:52
@peingdd
Q1的栅极根据通过R5和IC的FWD检测到的绕组电压进行导通。
当检测到的输出电压低于3 V时，电源进入自动重启动，这种保护机制相当有用～
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peingdd
LV.4
18
2016-02-03 19:54
@ytrte345
在非连续导通模式下，MOSFET会在MOSFET的电压降低于阈值时关断。
从图中可以看出，输出电流通过一个35 mV的阈值在IS与GND引脚之间进行内部检测，用以降低损耗。一旦超过内部电流检测阈值，器件将调节使能的开关周期数以维持固定的输出电流。
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ytrte345
LV.2
19
2016-02-04 10:58
@ytrte345
在非连续导通模式下，MOSFET会在MOSFET的电压降低于阈值时关断。
当VCT低于恒流阈值时，器件在恒压模式下工作。
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ytrte345
LV.2
20
2016-02-04 10:59
@peingdd
在初级侧MOSFET导通期间，出现于次级绕组的正向电压用于通过R5和内部稳压器对去耦电容C7充电。
输出电压通过电阻分压器R8和R9的工作情况进行检测 — 当处于稳压输出电压时，FB引脚的参考电压为1.265 V。
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ytrte345
LV.2
21
2016-02-04 11:03
InnoSwitch-CH是业界首款具备隔离式、高安全等级的集成反馈功能的AC/DC IC
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peingdd
LV.4
22
2016-02-04 11:19
@谢厚林
同步整流好！
谢老师说的对，内置的同步整流，可提高效率
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peingdd
LV.4
23
2016-02-04 11:21
@peingdd
谢老师说的对，内置的同步整流，可提高效率
另外，InnoSwitch™-CH系列IC将初级、次级和反馈电路同时集成到一个表面贴装离线式反激开关IC中，集成度大大提高
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peingdd
LV.4
24
2016-02-04 11:22
@qunokker
在恒压(CV)工作期间，输出电压为器件供电，馈入VO引脚。
能够对次级侧同步整流MOSFET进行精确控制以及对初级侧开关进行优化，从而在整个负载范围内维持高效率。
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qunokker
LV.4
25
2016-02-04 13:56
@ytrte345
当VCT低于恒流阈值时，器件在恒压模式下工作。
InnoSwitch-CH反馈设计采用专有的FluxLink耦合方案，它使用封装引线框和焊接引线来提供一种可靠且低成本的直接检测次级侧输出电压和输出电流的方式，向初级IC传递信息。
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qunokker
LV.4
26
2016-02-04 13:58
@ytrte345
输出电压通过电阻分压器R8和R9的工作情况进行检测—当处于稳压输出电压时，FB引脚的参考电压为1.265V。
初级控制器包括了一个振荡器、一个磁耦合至次级控制器的接收器电路、流限状态调节器、位于初级旁路引脚的5.95 V稳压器、过压电路、电流限流选择电路、过热保护、前沿消隐电路及一个650 V的功率MOSFET管。
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qunokker
LV.4
27
2016-02-04 14:05
@qunokker
初级控制器包括了一个振荡器、一个磁耦合至次级控制器的接收器电路、流限状态调节器、位于初级旁路引脚的5.95V稳压器、过压电路、电流限流选择电路、过热保护、前沿消隐电路及一个650V的功率MOSFET管。
InnoSwitch-CH次级控制器包括磁耦合至初级接收器的发射器电路、恒压(CV)及恒流控制电路、位于次级旁路引脚的4.45 V稳压器、同步整流管MOSFET驱动器、频率抖动振荡器以及多项集成的保护功能。
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ytrte345
LV.2
28
2016-02-04 16:04
@qunokker
IC的次级侧从次级绕组正向电压或输出电压自行供电。
通过设置前沿消隐时间，可以防止由电容及次级整流管反向恢复时间产生的电流尖峰所引起开关脉冲的提前误关断。
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ytrte345
LV.2
29
2016-02-04 16:08
@qunokker
初级控制器包括了一个振荡器、一个磁耦合至次级控制器的接收器电路、流限状态调节器、位于初级旁路引脚的5.95V稳压器、过压电路、电流限流选择电路、过热保护、前沿消隐电路及一个650V的功率MOSFET管。
各开关周期在初级功率MOSFET的漏极电流达到器件的电流限流值时终止。
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peingdd
LV.4
30
2016-02-04 16:10
@peingdd
在初级侧MOSFET导通期间，出现于次级绕组的正向电压用于通过R5和内部稳压器对去耦电容C7充电。
如果在自动重启动导通时间期间没有收到反馈信号，初级侧将进入自动重启动模式并重复此操作。
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peingdd
LV.4
31
2016-02-04 16:23
@ytrte345
通过设置前沿消隐时间，可以防止由电容及次级整流管反向恢复时间产生的电流尖峰所引起开关脉冲的提前误关断。
当初级侧停止开关或在次级侧拥有控制权的正常工作情况下未对次级侧的周期请求作出响应时，将模拟握手协议确保次级侧能够在初级侧开始再次开关时接管控制权。
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