st创新的电源适配器解决方案

1、ST创新电源适配器处理方案I&PC 产品组年11月第1页目录交流直流电源适配器概述小功率适配器L6668: 电流式PWM控制器L6566B:多功效电流式PWM控制器中功率适配器L6563:先进临界模式功率因数校正控制器L6563+L6668L6563A+L6566A大功率适配器L6599谐振半桥控制器年11月第2页额定功率经典处理方案经典满负载能效经典空负载功耗输入功率85 %0.3 W输出功率85 %0.5 W输出功率85 %0.8 W输出功率150 W临界式或固定频率式功率因数校正器 + 正激变换器或零压开关半桥85 %1 W交流直流电源适配器概述 (I)新处理方案谐振半桥控制器年11月第

2、3页输出功率输入功率效率0.5W1W1W1.7W1.7W2.4W10W85 %交流直流电源适配器概述 (II)90W适配器低负载输入功率要求115V低负载输入功率低负载输入功率要求230V低负载输入功率230Vac能效115Vac能效年11月第4页小功率适配器(输入功率84%0.3W符合美国总统第13221号行政令84%0.3W符合美国总统第13221号行政令1W年11月第17页中功率适配器(最大输出功率100 W) 系统架构VoutdcPFC控制器假如功率因数校正器工作异常，为安全保护，自动关断PWM控制器在低负载下，能够关断功率因数校正器，方便更加好地符合节能降耗要求.PWM控制器PFC预

3、稳压器(升压器)DC-DC 变换器 (反激式)EMI滤波器Vinac选件:同时整流器CV/CC控制器年11月第18页L6563/A先进过渡模式功率因数校正控制器 欠压锁保护，带滞后电压 2%参考电压 远程通断控制 过流保护，动静态过压保护 电感器饱合检测 升压跟随器工作模式可选 电压前馈电路 断路反馈检测输入 AC 欠压检测输入 连接PWM控制器通信线路 内部开启器 用于临界模式操作同时输入 电流检测输入引脚前缘尖峰消隐 高容量MOSFET驱动器 封装: SO14RUN年11月第19页基于L6563/APFC预稳压器 电压前馈电路 只需一对外部阻容元件 完全修正输入电压改变 回路增益和带宽恒定

4、 抑制电网电源浪涌恒定最大功率输出 改进高压线路上总谐波失真和功率因数0.111010020020406080开环增益f HzdBVin = 264 Vac Vin = 88 Vac 16.3 dBfc=21.6 Hzfc=5.7 Hz L6561 L6562 DC电压等于多个MULTI脚峰压年11月第20页ILtTONTOFFMOS二极管ILtTONTOFFMOS二极管 优点 电感值变小，电感器尺寸变小 MOSFETIrm值变小，导通损耗更低， 整体能效更高 缺点 二极管 Irm值变大，输出电容变大 串联反激式不是最优化升压跟随器普通升压器Vout1Vout2Vac1Vac2VoutVout

5、Vac1Vac2PFC 预稳压器 升压跟随器方法年11月第21页升压跟随器方法用L6563/A实现升压跟随器只需一个电阻器! 配合电压前馈功效 最大输入和最小输入输出电压独立设置 输出电压钳位 公差小，温度赔偿DC电压等于VFF引脚电压年11月第22页基于L6563/APFC预稳压器PFC断开反馈检测 预防任何形式回路断开、性能降低或设定错误 需要增加分压器(在230Vac下，当PFC关断时，功耗16 mW) 关断PFC，可能也会关断 PWMTo L6668or L6566年11月第23页L6668和L6566低负载下PFC预稳压器管理 当Pin Pin2Pin1 时，重新导通PFC控制器 P

6、FC级功耗节约0.50.8 W 在低负载下无需符合任何谐波法规 foscfmin正常工作间歇模式(外部设定)1234fswVCOMPPFC关断PFC重新导通Audible rangeL6668PFC 关断PFC 重新导通L6566年11月第24页L6563+L6668适配器PFC预稳压器通断控制关断L6563电源电压 电源总线上无多出损耗Vcc电容值小(100470 nF):快速重启假如PWM关断，L6563则关断 (有利于电路保护) 电源总线延迟关断L6668年11月第25页L6563+L6668适配器开启次序和自供电系统PWM控制器先开启(主控制器); L6563是从控制器高压开启电流发生

7、器(1 mA)起机时间与线路电压无关残余功耗在230V交流电压下小于 10 mW (PFC关闭) 双电容+二极管电路利于能量保持，用于在负载断开或零负载下出现高 VccVCCL666851N414847 F100 FBC557100 L6563Vcc8PFC outputHV1PFC_STOP14年11月第26页L6563+L6566适配器PFC 通断控制、次序开启和自供电 VCCL6566161N414847 F100 F100 L6563Vcc14PFC输出HVS1Vcc_PFC4L6566先开启，然后给L6563供电L6566电源总线上无残余功耗L6563Vcc电容很小(100470 n

8、F)：快速开启双电容+二极管电路利于能量保持，用于在负载断开或零负载下出现高 Vcc700V开启电流发生器 (1 mA)起机时间与线路电压无关残余功耗在230Vac下小于 10 mW内部关断延迟年11月第27页公式1公式2L6563A+L6566A适配器PFC过压保护, L6566A AC_OK和VFF设置 L6566A高压输入总线过压/过流保护可选频率赔偿TBO功效动态过压保护静态过压保护失效(闩锁)失效(不闩锁)年11月第28页欠压TBO FunctionL6563A+L6566A适配器PFC欠压和TBO设置 “理想”二极管通断控制(欠压检测)整流后电网电源电源感应误差放大器乘法器年11月

9、第29页L6563+L6668宽输入电压18V/80W适配器经典性能Vin VAC90110135175230265Pin W0.6700.7100.7460.8020.8600.908Vin VAC90110135175230265Pin W0.0850.1100.1380.1850.2400.278在Pout=0.5W时输入功耗无负载时输入功耗Vin VAC90110135175230265 %80.782.583.383.784.184.4全负载总体能效符合欧洲CoC法规80%0.5W符合美国总统第13221号行政令80%0.5W1W全负载总体能效符合美国总统第13221号行政令符合欧洲

10、CoC法规在Pout=0.5W时输入功耗无负载时输入功耗年11月第31页大功率适配器(输出超出90 W) 系统架构 VoutdcPFC控制器假如PFC出现异常操作，为安全起见，关断PWM控制器在低负载下，为了更加好地符合节能要求，关断PFC控制器谐振控制器预稳压器 (升压器)DC-DC变换器(LLC谐振半桥)EMI滤波器Vinac选件:同时整流器HGLGCV/CCCTL年11月第32页LLC谐振半桥工作基本原理 栅驱动信号半桥中点电压变压器电流ZVS!HGLG死时二极管反向电压ZCS!在论文中被称作LLC谐振半桥变频控制HG和LG 固定50%占空比LG和HG之间死区时间使MOSFET在导通时能

11、够进行零压开关操作fsw fr, 正弦波形:低关断损耗，低 EMI干扰 二次侧承受相等电流和电压应力；零电流开关，无反向恢复损耗无输出电感，节约成本年11月第33页L6599谐振半桥控制器 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变频，50%占空比集成600V上桥臂驱动器 小静态电流(经典值2 mA)间歇模式操作 先进超载保护PFC IC控制器输出输入电压检测过压/过热保护闩锁关断模式可编辑非线性软开启封装: SO-16年11月第34页L6599 + L6563大功率适配器 PFC通断控制器，次序开启，自供电 L6563先开启(开启阈压较低)当PFC输出电压正常时，零压开关控制器 IC开启双电容+二极管保持在负载断开或零负载下出现高 Vcc时通常情况下主变压器上没有电源绕组在管理超载或短路时没有Vcc电源问题VCCL659912L6563Vcc14PFC输出PFC_STOP9RUN1011 ZCD升压电感器辅助绕组线路 7在低负载下处理突发模式假如断开，则关断PFC窗口比较器开启/停顿操作高压开启电路电容泵变压器辅助绕组选件年11月第35页L6599 + L6563大功率适配器低负载管理(同时突发模式) 窄输入电压范围: PFC不能连续关断同时控制使PFC保持稳定输出电压(不会过压保护) LGHGtttIout Resonant Mode Burst-mode fsw Resona