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低功耗无Y电容原边调整充电器设计方案

电源方案介绍随着智能手机以及平板电脑的普及。手机充电器的要求也越来越高。其挑战主要来源于两个方面。第一,低待机功耗。由于充电器通常都插在插座上,而且大多数时间都不在执行充电工作。但是,它们仍然会消耗.

  电源计划介绍

  跟着智能手机以及平板电脑的遍及。手机充电器的要求也越来越高。其应战首要来源于两个方面。榜首,低待机功耗。因为充电器一般都插在插座上,而且大多数时刻都不在履行充电作业。可是,它们仍然会耗费电能,因此浪费了动力和用户的金钱。怎么下降这些设备的待机功耗,然后节省电能、满意政府法规要求,以及为用户节省金钱,已显然是规划工程师有必要面临的问题。IEC 五星级能耗要求空载时设备耗费的功率有必要小于 30mW。第二,EMI 功能。因为充电器的体积十分小,本钱操控严厉,所以滤波器的运用受到约束,另一方面,原副边漏电流的约束也使得越来越多的厂商选用了无 Y 电容计划。这给 EMI 的规划提出了极大的应战。

  本计划选用了 UCC28720 操控的 5V@1A 反激变换器,介绍了一种特别的变压器结构,成功去除了 Y 电容了。一起因为 UCC28720 是一款原边反应变换器,然后消除了光藕及副边反应线路,节省了本钱并提高了牢靠性。 UCC28720 集成了高压发动,调频调幅两种形式,使得整个变换器的待机功耗能够在全电压规模内小于10mW,现已远远优于五星级规范。

  图1是原理图。

  Figure 1:5W无Y电容充电器原理图

  1 待机功耗预算

  电压调整操控形式下,操控器作业在调频(FM)和调幅(AM)形式,如图 2 所示。从图中可知,待机情况下,UCC28720 支撑最低开关频率为 680Hz;一起原边峰值电流为满载峰值电流的 1/4。所以,待机功耗可作如下预算:

  由上式可得,待机功耗的巨细跟变压器电感量巨细,变换器具体的峰值电流无关,只与规划的最高作业频率与芯片最低作业频率比以及最大规划峰值电流和最小峰值电流比有关。依据芯片规格书得:

  本次规划中,输出功率为 5W,最大开关频率规划为 70KHz。所以,能够核算得,理论待机功耗为:

  因为输出需求加必定的假负载来确保操控输出电压安稳,假负载一般在 2mW 左右,那么整机空载功耗能够在全电压规模内做到 10mW 以下。

  Figure 2:UCC28720 FM 和 AM 形式图

  2 变压器结构规划

  变压器的电感量核算能够参阅 UCC28720 的规格书;这个不作具体介绍。具体的变压器核算能够参阅 SLUA604。这儿只介绍本计划中的被证明的一种对 EMC 有用的变压器结构。

  适宜的变压器结构规划对适配器的功率和 EMI 功能有很大的影响。本文供给了一种经测验验证的变压器规划结构,然后协助去除了 Y 电容,而且得到抱负的 EMI 成果。参见图 3,经过核算,使变压器原边刚好绕满骨架两层,然后参加一层屏蔽绕组,绕组一端接地,另一端埋在变压器内部。屏蔽绕组将原副边阻隔,能够有用的下降共模搅扰。屏蔽绕组的外面是副边绕组,最外层是辅佐绕组,经过挑选恰当的线,使得辅佐绕组刚好绕满一层。最终,变压器外加铜带做屏蔽,铜带需与磁芯牢靠触摸,然后经过导线接地,到达磁芯接地的意图。 运用此种结构的变压器,在本规划中,能够经过 EMI 测验,而且有牢靠的余量。

  Figure 3:变压器结构图

  当然,EMI 特性跟许多要素有关,本规划中有用的变压器结构不必定适用于其它的规划,但无论怎么,都能够给后边的规划作一个参阅和思路。

  测验成果

  依据以上剖析和规划,制作了样机并验证其功能,试验成果如下。

  1 功率测验

  Table 1. 115Vac 变换器功率

  Table 2. 230Vac 变换器功率

  2 待机功耗

  Figure 4:待机功耗

  图中能够看出,变换器在全电压规模内,待机功耗低于 10mW。

  3 输出 V-I 曲线

  Figure 5: 115V&230V V-I 曲线

  由图 5 所示,本计划在 115Vac 输入和 230Vac 输入情况下,输出电压和输出电流均在客户要求的规模之内,而且能够看到,不同输入电压时,输出电流的一致性十分好。

  4 EMC 测验

  Figure 6:传导测验成果

  定论

  本文剖析规划了运用 UCC28720 操控的原边反应反激变换器。 找到了一种合理的变压器结构,经过了 EMI 测验,完结了无 Y 电容的充电器规划。给未来的无 Y %&&&&&%充电器的规划供给了一种参阅和思路。一起,结合 UCC28720 的特色,使该计划在整个输入电压规模内的待机功耗低于10mW。

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