st創(chuàng)新的電源適配器解決方案

1、ST創(chuàng)新電源適配器處理方案I&PC 產(chǎn)品組年11月第1頁目錄交流直流電源適配器概述小功率適配器L6668: 電流式PWM控制器L6566B:多功效電流式PWM控制器中功率適配器L6563:先進(jìn)臨界模式功率因數(shù)校正控制器L6563+L6668L6563A+L6566A大功率適配器L6599諧振半橋控制器年11月第2頁額定功率經(jīng)典處理方案經(jīng)典滿負(fù)載能效經(jīng)典空負(fù)載功耗輸入功率85 %0.3 W輸出功率85 %0.5 W輸出功率85 %0.8 W輸出功率150 W臨界式或固定頻率式功率因數(shù)校正器 + 正激變換器或零壓開關(guān)半橋85 %1 W交流直流電源適配器概述 (I)新處理方案諧振半橋控制器年11月第

2、3頁輸出功率輸入功率效率0.5W1W1W1.7W1.7W2.4W10W85 %交流直流電源適配器概述 (II)90W適配器低負(fù)載輸入功率要求115V低負(fù)載輸入功率低負(fù)載輸入功率要求230V低負(fù)載輸入功率230Vac能效115Vac能效年11月第4頁小功率適配器(輸入功率84%0.3W符合美國(guó)總統(tǒng)第13221號(hào)行政令84%0.3W符合美國(guó)總統(tǒng)第13221號(hào)行政令1W年11月第17頁中功率適配器(最大輸出功率100 W) 系統(tǒng)架構(gòu)VoutdcPFC控制器假如功率因數(shù)校正器工作異常，為安全保護(hù)，自動(dòng)關(guān)斷PWM控制器在低負(fù)載下，能夠關(guān)斷功率因數(shù)校正器，方便更加好地符合節(jié)能降耗要求.PWM控制器PFC預(yù)

3、穩(wěn)壓器(升壓器)DC-DC 變換器 (反激式)EMI濾波器Vinac選件:同時(shí)整流器CV/CC控制器年11月第18頁L6563/A先進(jìn)過渡模式功率因數(shù)校正控制器 欠壓鎖保護(hù)，帶滯后電壓 2%參考電壓 遠(yuǎn)程通斷控制 過流保護(hù)，動(dòng)靜態(tài)過壓保護(hù) 電感器飽合檢測(cè) 升壓跟隨器工作模式可選 電壓前饋電路 斷路反饋檢測(cè)輸入 AC 欠壓檢測(cè)輸入 連接PWM控制器通信線路 內(nèi)部開啟器 用于臨界模式操作同時(shí)輸入 電流檢測(cè)輸入引腳前緣尖峰消隱 高容量MOSFET驅(qū)動(dòng)器 封裝: SO14RUN年11月第19頁基于L6563/APFC預(yù)穩(wěn)壓器 電壓前饋電路 只需一對(duì)外部阻容元件 完全修正輸入電壓改變 回路增益和帶寬恒定

4、 抑制電網(wǎng)電源浪涌恒定最大功率輸出 改進(jìn)高壓線路上總諧波失真和功率因數(shù)0.111010020020406080開環(huán)增益f HzdBVin = 264 Vac Vin = 88 Vac 16.3 dBfc=21.6 Hzfc=5.7 Hz L6561 L6562 DC電壓等于多個(gè)MULTI腳峰壓年11月第20頁ILtTONTOFFMOS二極管ILtTONTOFFMOS二極管 優(yōu)點(diǎn) 電感值變小，電感器尺寸變小 MOSFETIrm值變小，導(dǎo)通損耗更低， 整體能效更高 缺點(diǎn) 二極管 Irm值變大，輸出電容變大 串聯(lián)反激式不是最優(yōu)化升壓跟隨器普通升壓器Vout1Vout2Vac1Vac2VoutVout

5、Vac1Vac2PFC 預(yù)穩(wěn)壓器 升壓跟隨器方法年11月第21頁升壓跟隨器方法用L6563/A實(shí)現(xiàn)升壓跟隨器只需一個(gè)電阻器! 配合電壓前饋功效 最大輸入和最小輸入輸出電壓獨(dú)立設(shè)置 輸出電壓鉗位 公差小，溫度賠償DC電壓等于VFF引腳電壓年11月第22頁基于L6563/APFC預(yù)穩(wěn)壓器PFC斷開反饋檢測(cè) 預(yù)防任何形式回路斷開、性能降低或設(shè)定錯(cuò)誤 需要增加分壓器(在230Vac下，當(dāng)PFC關(guān)斷時(shí)，功耗16 mW) 關(guān)斷PFC，可能也會(huì)關(guān)斷 PWMTo L6668or L6566年11月第23頁L6668和L6566低負(fù)載下PFC預(yù)穩(wěn)壓器管理 當(dāng)Pin Pin2Pin1 時(shí)，重新導(dǎo)通PFC控制器 P

6、FC級(jí)功耗節(jié)約0.50.8 W 在低負(fù)載下無需符合任何諧波法規(guī) foscfmin正常工作間歇模式(外部設(shè)定)1234fswVCOMPPFC關(guān)斷PFC重新導(dǎo)通Audible rangeL6668PFC 關(guān)斷PFC 重新導(dǎo)通L6566年11月第24頁L6563+L6668適配器PFC預(yù)穩(wěn)壓器通斷控制關(guān)斷L6563電源電壓 電源總線上無多出損耗Vcc電容值小(100470 nF):快速重啟假如PWM關(guān)斷，L6563則關(guān)斷 (有利于電路保護(hù)) 電源總線延遲關(guān)斷L6668年11月第25頁L6563+L6668適配器開啟次序和自供電系統(tǒng)PWM控制器先開啟(主控制器); L6563是從控制器高壓開啟電流發(fā)生

7、器(1 mA)起機(jī)時(shí)間與線路電壓無關(guān)殘余功耗在230V交流電壓下小于 10 mW (PFC關(guān)閉) 雙電容+二極管電路利于能量保持，用于在負(fù)載斷開或零負(fù)載下出現(xiàn)高 VccVCCL666851N414847 F100 FBC557100 L6563Vcc8PFC outputHV1PFC_STOP14年11月第26頁L6563+L6566適配器PFC 通斷控制、次序開啟和自供電 VCCL6566161N414847 F100 F100 L6563Vcc14PFC輸出HVS1Vcc_PFC4L6566先開啟，然后給L6563供電L6566電源總線上無殘余功耗L6563Vcc電容很小(100470 n

8、F)：快速開啟雙電容+二極管電路利于能量保持，用于在負(fù)載斷開或零負(fù)載下出現(xiàn)高 Vcc700V開啟電流發(fā)生器 (1 mA)起機(jī)時(shí)間與線路電壓無關(guān)殘余功耗在230Vac下小于 10 mW內(nèi)部關(guān)斷延遲年11月第27頁公式1公式2L6563A+L6566A適配器PFC過壓保護(hù), L6566A AC_OK和VFF設(shè)置 L6566A高壓輸入總線過壓/過流保護(hù)可選頻率賠償TBO功效動(dòng)態(tài)過壓保護(hù)靜態(tài)過壓保護(hù)失效(閂鎖)失效(不閂鎖)年11月第28頁欠壓TBO FunctionL6563A+L6566A適配器PFC欠壓和TBO設(shè)置 “理想”二極管通斷控制(欠壓檢測(cè))整流后電網(wǎng)電源電源感應(yīng)誤差放大器乘法器年11月

9、第29頁L6563+L6668寬輸入電壓18V/80W適配器經(jīng)典性能Vin VAC90110135175230265Pin W0.6700.7100.7460.8020.8600.908Vin VAC90110135175230265Pin W0.0850.1100.1380.1850.2400.278在Pout=0.5W時(shí)輸入功耗無負(fù)載時(shí)輸入功耗Vin VAC90110135175230265 %80.782.583.383.784.184.4全負(fù)載總體能效符合歐洲CoC法規(guī)80%0.5W符合美國(guó)總統(tǒng)第13221號(hào)行政令80%0.5W1W全負(fù)載總體能效符合美國(guó)總統(tǒng)第13221號(hào)行政令符合歐洲

10、CoC法規(guī)在Pout=0.5W時(shí)輸入功耗無負(fù)載時(shí)輸入功耗年11月第31頁大功率適配器(輸出超出90 W) 系統(tǒng)架構(gòu) VoutdcPFC控制器假如PFC出現(xiàn)異常操作，為安全起見，關(guān)斷PWM控制器在低負(fù)載下，為了更加好地符合節(jié)能要求，關(guān)斷PFC控制器諧振控制器預(yù)穩(wěn)壓器 (升壓器)DC-DC變換器(LLC諧振半橋)EMI濾波器Vinac選件:同時(shí)整流器HGLGCV/CCCTL年11月第32頁LLC諧振半橋工作基本原理 柵驅(qū)動(dòng)信號(hào)半橋中點(diǎn)電壓變壓器電流ZVS!HGLG死時(shí)二極管反向電壓ZCS!在論文中被稱作LLC諧振半橋變頻控制HG和LG 固定50%占空比LG和HG之間死區(qū)時(shí)間使MOSFET在導(dǎo)通時(shí)能

11、夠進(jìn)行零壓開關(guān)操作fsw fr, 正弦波形:低關(guān)斷損耗，低 EMI干擾 二次側(cè)承受相等電流和電壓應(yīng)力；零電流開關(guān)，無反向恢復(fù)損耗無輸出電感，節(jié)約成本年11月第33頁L6599諧振半橋控制器 STANDBYDISISEN_DISGNDIfmin ISEN0.8V1.5VPFC_STOPVccVBOOTOUTLVGUV DETECTIONVs HVGSYNCHRONOUSBOOTSTRAP DIODEHVG DRIVER LVG DRIVERCssCFDISABLE +-DISLINEDEAD TIME +-+-LEVELSHIFTER12 87431 961011141516RFmin2VS Q

12、RUVLOUVLOQ SRUVLOCONTROLLOGIC+-LINE_OK1.25V15ADISISEN_DIS17V6.3VVCO-+1.25VSTANDBY+-STBY5DRIVING LOGIC 2V2DELAY變頻，50%占空比集成600V上橋臂驅(qū)動(dòng)器 小靜態(tài)電流(經(jīng)典值2 mA)間歇模式操作 先進(jìn)超載保護(hù)PFC IC控制器輸出輸入電壓檢測(cè)過壓/過熱保護(hù)閂鎖關(guān)斷模式可編輯非線性軟開啟封裝: SO-16年11月第34頁L6599 + L6563大功率適配器 PFC通斷控制器，次序開啟，自供電 L6563先開啟(開啟閾壓較低)當(dāng)PFC輸出電壓正常時(shí)，零壓開關(guān)控制器 IC開啟雙電容+二極管保持在負(fù)載斷開或零負(fù)載下出現(xiàn)高 Vcc時(shí)通常情況下主變壓器上沒有電源繞組在管理超載或短路時(shí)沒有Vcc電源問題VCCL659912L6563Vcc14PFC輸出PFC_STOP9RUN1011 ZCD升壓電感器輔助繞組線路 7在低負(fù)載下處理突發(fā)模式假如斷開，則關(guān)斷PFC窗口比較器開啟/停頓操作高壓開啟電路電容泵變壓器輔助繞組選件年11月第35頁L6599 + L6563大功率適配器低負(fù)載管理(同時(shí)突發(fā)模式) 窄輸入電壓范圍: PFC不能連續(xù)關(guān)斷同時(shí)控制使PFC保持穩(wěn)定輸出電壓(不會(huì)過壓保護(hù)) LGHGtttIout Resonant Mode Burst-mode fsw Resona