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近年來，節能環保理念的深入人心，對半導體IC 設計和應用也提出了更高的要求。2008 年11 月，五大手機制造商諾基亞、三星、索尼愛立信、摩托羅拉和LG 電子聯合發布了手機充電器的五星級標準。新的分級制度將以零到五顆星的標志圖案來區分待機能耗。例如，待機功耗小于或等于30mW 的手機充電器屬于最高星級，在其標簽上印有五顆星。相反，如果待機功耗≤500 mW，則充電器標簽上將無任何星級標記。為適應手機充電器的技術革新和發展，新進半導體制造有限公司（簡稱BCD 半導體）于近期推出一種新的電源控制芯片AP3768,并基于AP3768 開發出全面滿足能源之星外部電源2.0 標準和五星級標準的充電器方案。 電源控制芯片AP3768 采用了BCD 半導體成熟的原邊電源控制技術(PSR)，無需光耦和副邊控制電路，實現高精度的輸出恒壓(CV)恒流(CC)控制。AP3768 內置可調的輸出電纜線壓降補償、溫度補償和元器件容差補償技術，保證了量產情況下±5％的輸出電壓調整率。空載時，通過降低工作頻率減少待機功耗，實現了230V 線電壓條件下30mW 以下的待機功耗；采用隨機頻率調制技術降低系統EMI，系統無需Y 電容。圖1 為AP3768 的管腳圖。 圖1 AP3768 的管腳圖 圖2a,b 分別為基于AP3768 的5V/700mA 應用原理圖和樣機演示圖。圖2a中的R3、R4 和C4 組成啟動電路，為AP3768 啟動提供啟動電流，R5、R6、R7 與電流取樣電阻R2 組成一個電阻分壓補償網絡，實現線電壓補償，保證了輸出恒定電流（CC）精度。變壓器的輔助繞組通過R16 和R15 分壓為AP3768 提供反饋信號，實現輸出電壓控制。同時，還通過D3 的整流為AP3768 提供正常工作時的工作電壓。R9 為輸出電纜補償(cable compensation)電阻，改變R9 的阻值可以調整輸出電壓補償值，滿足不同線徑、長度電纜線末端的電壓調整率。 圖2a AP3768 應用原理圖 圖2b AP3768 的系統演示板 以下為該方案的測試結果，測試時在系統板輸出端接有長度為1.8m、 AWG26的輸出線。 1. 待機功耗(Standby Power) 手機充電器五星級標準為了達到節能的要求，對待機功耗有嚴格的規定，要求在輸入為230VAC 時，系統得到待機功耗要小于30mW。 表1 待機功耗 從表1 中可以看出，本方案在230V 輸入時，空載的損耗只有24.6mW，滿足了五星級要求，并且有了足夠的裕量。 2. 輸出電壓、電流曲線(I-V Curve) 系統的輸出電壓、電流的測試端在26AWG 輸出線末端。由于AP3768 有可調的輸出線纜壓降補償和溫度補償，因此，在不同的環境溫度（-5℃至45℃），不同的輸入電壓下，系統都能獲得良好的輸出電壓、電流特性。 圖3 系統的輸出電壓、電流特性 AP3768 系統在-5℃至45℃的環境溫度，交流85V 至265V 的輸入電壓下，輸出電壓調整率可以做到±1.25%，輸出電流調整率為40mA，為批量生產留了足夠的裕量。系統恒流輸出時的電壓范圍為1V-5V，可以在很大范圍內實現恒流輸出。在系統輸出短路的情況下，控制芯片進入打嗝(hiccup)模式,降低了系統功率，保證了系統的安全。 3. 系統的效率 2008 年10 月能源之星發布了最新的2.0 版外部電源能效標準，新的能源之星2.0 規范與任何規范或標準相比，提出了更嚴格的帶載效率要求。該規范規定，輸出3.5W(5V/700mA)的電源,平均效率必須達到65.5%。 AP3768 的工作電流只有300uA，而且在輕載時，采用了線性降低工作頻率的方式，降低了輕載時的開關損耗，因此，AP3768 的系統很容易滿足能源之星2.0的效率標準。圖4 為AP3768 系統輸出線端的效率測試結果。在AC 115V 輸入時，系統的平均效率為73.0%，在AC 230V 輸入時，系統的平均效率為71.5%，超出了能源之星外部電源2.0 的能效標準6%。 圖4 系統的效率 4. 輸出紋波 系統在最差情況（交流265V 輸入，700mA 輸出）時，系統輸出電壓的紋波仍小于100mV,僅為87mV。 圖5a 輸出的低頻紋波 圖5b 輸出的開關紋波 5. EMI 測試結果 AP3768 中采用了隨機頻率調制技術，并且系統的變壓器采用了特有的線圈屏蔽繞法，省去了通常采用的銅皮屏蔽，獲得了良好的效果,也降低了變壓器成本。 圖6a 傳導EMI 測試結果(Line) 圖6b 傳導EMI 測試結果(neutral) 圖7a 輻射EMI 測試結果（Vertical） 圖7b 輻射EMI 測試結果（Horizontal） 基于AP3768 的手機充電器方案具有卓越的輸出電壓和輸出電流調整率，待機功耗滿足五星級要求并有足夠的量產裕量，平均效率超出了能源之星外部電源2.0 要求6%，輸出紋波小。同時，該方案有良好的EMI 結果，低于EN55022 標準超過6dB，總體成本低，具有很高的性價比和極強的市場競爭力。 |
