1ST创新的电源适配器解决方案

ST创新的电源适配器解决方案I&PC产品组Nov2007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:多功能电流式PWM控制器中功率适配器L6563:先进的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2007年11月额定功率典型解决方案典型满负载能效典型空负载功耗输入功率<75W反激式电源变换器(固定频率或准谐振模式控制器)>85%0.3W输出功率<90W临界式功率因数校正器+反激式变换器(固定频率或准谐振模式控制器)>85%0.5W输出功率<150W临界式功率因数校正器+正激变换器或零压开关半桥>85%0.8W输出功率>150W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%1W交流直流电源适配器概述(I)新解决方案谐振半桥控制器2007年11月输出功率输入功率效率0.5W1W1W1.7W1.7W2.4W>10W>85%交流直流电源适配器概述(II)

90W适配器的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2007年11月小功率适配器(输入功率<75W)系统架构VoutdcPWM控制器DC-DC变换器(反激式)EMI滤波器Vinac选件:同步整流器CV/CC控制器2007年11月L6668电流式PWM控制器700V主动启动电路小静态电流(典型值2mA)低负载下降频模式无负载下间歇模式

斜率补偿连接功率因数校正IC的通信线路闩 锁关断过压/过热保护软启动可编程封装:SO-162007年11月L6668:电流式PWM控制器降频模式与突发模式RBCTRAVref81613ST-BYRCTL6668foscfmin正常工作间歇模式(外部设定)1234fswVCOMP可听频率范围平滑的降频模式,可用一个外部电阻设置

在中低负载下能效最佳

在低负载或无负载下进入间歇模式,阈压可设定降频模式突发模式固定频率模式固定频率模式滞后电压2007年11月基于L6668的电源适配器发生超载/短路事件后推迟关断操作如果输出发生过流或短路事件,则推迟关断操作

检测开路条件(检查PWM控制器是否高饱和状态)设置不同的引脚,可以选择自动重启模式或闩锁关断模式延迟干预闩锁关断保护自动重启L6668Vref1kW81µFBC557COMP10ISENBC54747kW3kWRs1247kWL6668Vref81µFBC557COMP10OVPBC54747kW747kW2007年11月基于L6668的电源适配器输出过压保护辅助电压按照逐周期原则合并在一起前缘峰值电压最小化保护干预与输出负载关系不大IC附近的电容用于过滤过多的高噪声频率(如ESD)闩锁关断保护自供电L6668DIS72.5V2007年11月基于L6668的电源适配器过热保护负温度系数电阻(NTC)放置在散热元件的附近需要最大限度地降低过热保护电路与过压保护电路的相互影响闩锁关断保护连接过压保护电路L6668DIS78VREFNTC去耦合二极管2007年11月基于L6668的宽输入电压18V/60W适配器

典型性能Vin[VAC]90110135175230265Pin[W]0.6550.6940.7220.7680.8020.864Vin[VAC]90110135175230265Pin[W]0.0750.0900.1180.1450.1700.192在Pout=0.5W下的输入功耗无负载下的输入功耗Vin[VAC]90110135175230265

[%]86.487.087.387.887.487.0全负载下的总体能效符合欧洲CoC法规>84%<0.3W符合美国总统第13221号行政令<1W2007年11月L6566多功能电流式PWM控制器可选准谐振/固定频率工作模式最高频率可编程(准谐振模式)700V主动启动电路

小静态电流(典型值2mA)低负载下谷值跳跃工作模式(准谐振)无负载下间歇工作模式

功率因数校正IC电源供应

闩锁关断输入内建过压和超载保护电路输入电压欠压/过压保护软启动可编程封装:SO-162007年11月L6566:多功能电流式PWM控制器降频模式和突发模式用一个外部电阻器可设定最高开关频率

在中低负载下效率最优化在低负载或无负载下进入间歇模式2007年11月基于L6566的电源适配器发生超载/短路事件时推迟关断操作在输出发生过流或短路现象时,推迟关断操作使用软启动电容产生延时信号检测开环条件(检查控制器输入确定变压器是否高饱合)自动启动模式或闩锁关断模式可选VREFSSVREF57SS57闩锁关断自动重启启动正常工作临时超载在闩锁关断前Voc降至欠压锁保护电压以下IC在这里关断IC在这里闩锁关断临时超载正常工作超载关断闩锁自动重启重启2007年11月基于L6566的适配器输出过压保护在MOSFT关断后，对辅助电压进行短暂的检测；适当的延时可最大限度地降低前缘峰值的影响逻辑电路可防止功能异常激活(例如，在ESD检测期间)保护干预与输出负载关系不大闩锁关断或自动重启可选自供电L6566ZCD12电压检测期Tdelay2007年11月基于L6566的电源适配器过热保护负温度系数电阻放置在散热元器件附近不要与过压保护电路相互影响电容器靠近芯片附近有助于过滤噪声(如ESD)闩锁关断L6566DIS97VREFNTC2007年11月基于L6566的宽输入电压12V/65W适配器典型性能Vin[VAC]90110135175230265Pin[W]0.7740.7820.8030.8410.9441.019Vin[VAC]90110135175230265Pin[W]0.0980.1040.1180.1790.2550.315Pout=0.5W下的输入功耗无负载下的输入功耗Vin[VAC]90110135175230265

[%]83.885.385.986.887.087.1全负载下总体能效符合欧洲CoC法规>84%<0.3W符合美国总统第13221号行政令<1W2007年11月中功率适配器(最大输出功率100W)系统架构VoutdcPFC控制器如果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，可以关断功率因数校正器，以便更好地符合节能降耗的要求.PWM控制器PFC预稳压器(升压器)DC-DC变换器(反激式)EMI滤波器Vinac选件:同步整流器CV/CC控制器2007年11月L6563/A先进的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控制器的通信线路

内部启动器

用于临界模式操作的同步输入

电流检测输入引脚前缘尖峰消隐高容量MOSFET驱动器

封装:SO14RUN2007年11月基于L6563/A的PFC预稳压器

电压前馈电路只需一对外部阻容元件

完全修正输入电压变化回路增益和带宽恒定抑制电网电源浪涌恒定最大功率输出

改进高压线路上的总谐波失真和功率因数0.111010020020406080开环增益f[Hz]dBVin=264VacVin=88Vac16.3dBfc=21.6Hzfc=5.7Hz

L6561

L6562DC电压等于多个MULTI脚的峰压2007年11月ILtTONTOFFMOS二极管ILtTONTOFFMOS二极管优点

电感值变小，电感器尺寸变小MOSFET的Irm值变小，导通损耗更低，整体能效更高

缺点

二极管的Irm值变大，输出电容变大

串联的反激式不是最优化升压跟随器普通升压器Vout1Vout2Vac1Vac2VoutVoutVac1Vac2PFC预稳压器升压跟随器方法2007年11月升压跟随器方法用L6563/A实现升压跟随器只需一个电阻器!配合电压前馈功能

最大输入和最小输入的输出电压独立设置

输出电压钳位

公差小，温度补偿DC电压等于VFF引脚电压2007年11月基于L6563/A的PFC预稳压器PFC断开反馈检测防止任何形式的回路断开、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16mW)

关断PFC，可能也会关断PWMToL6668orL65662007年11月L6668和L6566低负载下PFC预稳压器的管理当Pin<Pin1时，PWM控制器关断PFC控制器；当Pin>Pin2>Pin1时，重新导通PFC控制器

PFC级功耗节省0.50.8W

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AudiblerangeL6668PFC关断PFC重新导通L65662007年11月L6563+L6668适配器PFC预稳压器通断控制关断L6563的电源电压

电源总线上无多余损耗Vcc电容值小(100470nF):快速重启如果PWM关断，L6563则关断(有利于电路保护)电源总线延迟关断L66682007年11月L6563+L6668适配器启动顺序和自供电系统PWM控制器先启动(主控制器);L6563是从控制器高压启动电流发生器(1mA)起机时间与线路电压无关残余功耗在230V交流电压下小于10mW(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VccVCCL666851N414847µF100µFBC557100L6563Vcc8PFCoutputHV1PFC_STOP142007年11月L6563+L6566适配器PFC通断控制、顺序启动和自供电

VCCL6566161N414847µF100µF100L6563Vcc14PFC输出HVS1Vcc_PFC4L6566先启动，然后给L6563供电L6566电源总线上无残余功耗L6563的Vcc电容很小(100470nF)：快速启动双电容+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启动电流发生器(1mA)起机时间与线路电压无关残余功耗在230Vac下小于10mW内部关断延迟2007年11月公式1公式2L6563A+L6566A适配器PFC过压保护,L6566AAC_OK和VFF的设置

L6566A的高压输入总线过压/过流保护可选频率补偿TBO功能动态过压保护静态过压保护失效(闩锁)失效(不闩锁)2007年11月欠压TBOFunctionL6563A+L6566A适配器PFC欠压和TBO的设置

“理想”二极管通断控制(欠压检测)整流后的电网电源电源感应误差放大器乘法器2007年11月L6563+L6668宽输入电压18V/80W适配器典型性能Vin[VAC]90110135175230265Pin[W]0.6700.7100.7460.8020.8600.908Vin[VAC]90110135175230265Pin[W]0.0850.1100.1380.1850.2400.278在Pout=0.5W时的输入功耗无负载时的输入功耗Vin[VAC]90110135175230265

[%]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<1W2007年11月L6563A+L6566A宽输入电压19V/90W适配器典型性能Vin[VAC]90110135175230265Pin[W]0.7740.7820.8030.8410.9441.019Vin[VAC]90110135175230265Pin[W]0.1530.1640.1910.2460.3360.409Vin[VAC]90110135175230265

[%]86.387.588.288.989.288.8>80%<0.5W<1W全负载总体能效符合美国总统第13221号行政令符合欧洲CoC法规在Pout=0.5W时的输入功耗无负载时的输入功耗2007年11月大功率适配器(输出超过90W)系统架构VoutdcPFC控制器如果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:同步整流器HGLGCV/CCCTL2007年11月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之间的死区时间使MOSFET在导通时能够进行零压开关操作fswfr,正弦波形:低关断损耗，低EMI干扰二次侧承受相等的电流和电压应力；零电流开关，无反向恢复损耗无输出电感，节省成本2007年11月L6599谐振半桥控制器

STANDBYDISISEN_DISGNDIfmin

ISEN0.8V1.5VPFC_STOPVccVBOOTOUTLVGUVDETECTIONVs

HVGSYNCHRONOUSBOOTSTRAPDIODEHVGDRIVER

LVGDRIVERCssCFDISABLE+-DISLINEDEADTIME

+-+-LEVELSHIFTER12

87431

961011141516RFmin2VSQRUVLOUVLOQSRUVLOCONTROLLOGIC+-LINE_OK1.25V15µADISISEN_DIS17V6.3VVCO-+1.25VSTANDBY+-STBY5DRIVINGLOGIC

2V2DELAY变频，50%占空比集成600V上桥臂驱动器

小静态电流(典型值2mA)间歇模式操作