1、ST創(chuàng)新的電源適創(chuàng)新的電源適配器解決方案配器解決方案I&PC 產(chǎn)品組產(chǎn)品組Nov 2007目錄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:多功能電流式PWM控制器中功率適配器L6563:先進(jìn)的臨界模式功率因數(shù)校正控制器L6563+L6668L6563A+L6566A大功率適配器L6599諧振半橋控制器2007年年11月月額定功率典型解決方案典型滿(mǎn)負(fù)載能效典型空負(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(kāi)關(guān)半橋85 %1 W交流直流電

2、源適配器概述交流直流電源適配器概述 (I)新解決方案輸出功率 90W!諧振半橋控制器諧振半橋控制器2007年年11月月交流直流電源適配器概述交流直流電源適配器概述 (II)90W適配器的低負(fù)載輸入功率要求適配器的低負(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2007年年11月月小功率適配器小功率適配器(輸入功率輸入功率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1W2007年年11月月中功率適配器中功率適配器(最大輸出功率最大輸出功率100 W) 系統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)VoutdcPFC

3、控制器如果功率因數(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，可以關(guān)斷功率因數(shù)校正器，以便更好地符合節(jié)能降耗的要求.PWM控制器PFC預(yù)穩(wěn)壓器(升壓器)DC-DC 變換器 (反激式)EMI濾波器Vinac選件:同步整流器CV/CC控制器2007年年11月月L6563/A先進(jìn)的過(guò)渡模式功率因數(shù)校正控制器先進(jìn)的過(guò)渡模式功率因數(shù)校正控制器n 欠壓鎖保護(hù)，帶滯后電壓n 2%參考電壓n 遠(yuǎn)程通斷控制n 過(guò)流保護(hù)，動(dòng)靜態(tài)過(guò)壓保護(hù)n 電感器飽合檢測(cè)n 升壓跟隨器工作模式可選n 電壓前饋電路n 斷路反饋檢測(cè)輸入n AC 欠壓檢測(cè)輸入n 連接PWM控制器的通信線(xiàn)路n 內(nèi)部啟動(dòng)器n 用于臨界模式操

4、作的同步輸入n 電流檢測(cè)輸入引腳前緣尖峰消隱n 高容量MOSFET驅(qū)動(dòng)器n 封裝: SO14+-VREF2INTERNALSUPPLY BUS+-2.5VR1R2+-DRIVER-+ZERO CURRENTDETECTORVCC141234ZCDVCCINVCOMPMUL TCSGD1311GND12MUL TIPLIERRSQSTARTER1.7V+-6TBOVOL TAGE REGULATOR+-2.5VPFC_OK71:1CURRENTMIRROR+-AC_OK100.52V0.62VOCPPW M_LATCH85VFFLEADING-EDGEBLANKING1 / V21:1BUFFE

5、RfromVFF1.4V0.7VPW M_STOP9INTERNALSUPPLY BUSUVLOCOMPARATOR+-0.2V0.3V16 VSATDISABLELATCHUVLO3VSATTRACKING BOOSTOPTIONRUN2007年年11月月基于基于L6563/A的的PFC預(yù)穩(wěn)壓器預(yù)穩(wěn)壓器 電壓前饋電路電壓前饋電路 只需一對(duì)外部阻容元件 完全修正輸入電壓變化 回路增益和帶寬恒定 抑制電網(wǎng)電源浪涌恒定最大功率輸出 改進(jìn)高壓線(xiàn)路上的總諧波失真和功率因數(shù)0.111010020020406080開(kāi)環(huán)增益f HzdBVin = 264 Vac Vin = 88 Vac 16.3 dBfc

6、=21.6 Hzfc=5.7 Hz L6561 L6562 DC l evel equal t o M ULT peak vol t age5MULT3RARectified mainsRBideal diodecurrentreference(Vcsx)VFFCFFRFF-+1/V2MULTIPLIERL6563-+VREFINV1COMP2 L6563DC電壓等于多個(gè)MULTI腳的峰壓2007年年11月月ILtTONTOFFMOS二極管ILtTONTOFFMOS二極管J 優(yōu)點(diǎn)F 電感值變小，電感器尺寸變小F MOSFET的Irm值變小，導(dǎo)通損耗更低， 整體能效更高L 缺點(diǎn)F 二極管的 Ir

7、m值變大，輸出電容變大F 串聯(lián)的反激式不是最優(yōu)化升壓跟隨器普通升壓器Vout1Vout2Vac1Vac2VoutVoutVac1Vac2PFC 預(yù)穩(wěn)壓器預(yù)穩(wěn)壓器 升壓跟隨器方法升壓跟隨器方法2007年年11月月升壓跟隨器方法升壓跟隨器方法用用L6563/A實(shí)現(xiàn)升壓跟隨器實(shí)現(xiàn)升壓跟隨器只需一個(gè)電阻器只需一個(gè)電阻器! 配合電壓前饋功能 最大輸入和最小輸入的輸出電壓獨(dú)立設(shè)置 輸出電壓鉗位 公差小，溫度補(bǔ)償100150200250300200250300350400Vout (Vin)Vin2VinmaxVinVoutmaxVinminVout VinmaxTBOL65636DC l evel equ

8、al t oVFF pi n vol t ageDC電壓等于VFF引腳電壓2007年年11月月基于基于L6563/A的的PFC預(yù)穩(wěn)壓器預(yù)穩(wěn)壓器PFC斷開(kāi)反饋檢測(cè)斷開(kāi)反饋檢測(cè) 防止任何形式的回路斷開(kāi)、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 PWMINVL656317PFC_OKVout8PWM_LATCHto New_PWMTo L6668or L65662007年年11月月L6668和和L6566低負(fù)載下低負(fù)載下PFC預(yù)穩(wěn)壓器的管理預(yù)穩(wěn)壓器的管理 當(dāng)Pin Pin2Pin1 時(shí)，重新導(dǎo)通PFC控制器 PFC級(jí)功耗節(jié)省0.

9、50.8 W 在低負(fù)載下無(wú)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 rangeL666800fsw Pinmax Input voltage PinfoscBurst-modeValley-skippingmodeQuasi-resonant modePFC 關(guān)斷PFC 重新導(dǎo)通L65662007年年11月月L6563+L6668適配器適配器PFC預(yù)穩(wěn)壓器通斷控制預(yù)穩(wěn)壓器通斷控制n關(guān)斷L6563的電源電壓 n電源總線(xiàn)上無(wú)多余損耗nVcc電容值小(100470 nF):快速重啟n如果PWM關(guān)斷，L6563則關(guān)斷

10、 (有利于電路保護(hù)) L6563Vcc10 kW14220 nFBC557New_PWMPFC_STOP14電源總線(xiàn)延遲關(guān)斷L66682007年年11月月L6563+L6668適配器適配器啟動(dòng)順序和自供電系統(tǒng)啟動(dòng)順序和自供電系統(tǒng)nPWM控制器先啟動(dòng)(主控制器); L6563是從控制器n高壓?jiǎn)?dòng)電流發(fā)生器(1 mA)n起機(jī)時(shí)間與線(xiàn)路電壓無(wú)關(guān)n殘余功耗在230V交流電壓下小于 10 mW (PFC關(guān)閉) n雙電容+二極管電路利于能量保持，用于在負(fù)載斷開(kāi)或零負(fù)載下出現(xiàn)高 VccVCCL666851N414847 F100 FBC557100 WL6563Vcc8PFC outputHV1PFC_ST

11、OP142007年年11月月L6563+L6566適配器適配器PFC 通斷控制、順序啟動(dòng)和自供電通斷控制、順序啟動(dòng)和自供電 VCCL6566161N414847 F100 F100 WL6563Vcc14PFC輸出HVS1Vcc_PFC4nL6566先啟動(dòng)，然后給L6563供電nL6566電源總線(xiàn)上無(wú)殘余功耗nL6563的Vcc電容很小(100470 nF)：快速啟動(dòng)n雙電容+二極管電路利于能量保持，用于在負(fù)載斷開(kāi)或零負(fù)載下出現(xiàn)高 Vccn700V啟動(dòng)電流發(fā)生器 (1 mA)n起機(jī)時(shí)間與線(xiàn)路電壓無(wú)關(guān)n殘余功耗在230Vac下小于 10 mW內(nèi)部關(guān)斷延遲2007年年11月月ARRVVVstart

12、RR1510911045. 045. 043AVVVoxVVVstartRl15/ )45. 0)5 . 2(5 . 2*)45. 0(公式1公式2L6563A+L6566A適配器適配器PFC過(guò)壓保護(hù)過(guò)壓保護(hù), L6566A AC_OK和和VFF的設(shè)置的設(shè)置 L6566A的高壓輸入總線(xiàn)的高壓輸入總線(xiàn)過(guò)壓/過(guò)流保護(hù)可選頻率補(bǔ)償TBO功能動(dòng)態(tài)過(guò)壓保護(hù)靜態(tài)過(guò)壓保護(hù)失效(閂鎖)失效(不閂鎖)2007年年11月月欠壓TBO FunctionVstartupVRRR6.0*)65(14)65(*1452. 0_RRRVpfcVoffW610*201VoR1*12121*14652*14*1VinVinVi

13、nVoVoRRRRRVinRtVVinVinVinVoVoVoRR5 . 21*121215 . 2*) 1(2L6563A+L6566A適配器適配器PFC欠壓和欠壓和TBO的設(shè)置的設(shè)置 “理想”二極管通斷控制(欠壓檢測(cè))整流后的電網(wǎng)電源電源感應(yīng)誤差放大器乘法器2007年年11月月L6563+L6668寬輸入電壓寬輸入電壓18V/80W適配器適配器典型性能典型性能Vin VAC90110135175230265Pin W0.6700.7100.7460.8020.8600.908Vin VAC90110135175230265Pin W0.0850.1100.1380.1850.2400.27

14、8在Pout=0.5W時(shí)的輸入功耗無(wú)負(fù)載時(shí)的輸入功耗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CoC法規(guī)在Pout=0.5W時(shí)的輸入功耗無(wú)負(fù)載時(shí)的輸入功耗2007年年11月月大功率適配器大功率適配器(輸出超過(guò)輸出超過(guò)90 W) 系統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu) VoutdcPFC控制器如果PFC出現(xiàn)異常操作，為安全起見(jiàn)，關(guān)斷PWM控制器在低負(fù)載下，為了更好地符合節(jié)能要求，關(guān)斷PFC控制器諧振控制器預(yù)穩(wěn)壓器

15、 (升壓器)DC-DC變換器(LLC諧振半橋)EMI濾波器Vinac選件:同步整流器HGLGCV/CCCTL2007年年11月月LLC諧振半橋諧振半橋工作基本原理工作基本原理 柵驅(qū)動(dòng)信號(hào)柵驅(qū)動(dòng)信號(hào)半橋中點(diǎn)電壓半橋中點(diǎn)電壓變壓器電流變壓器電流ZVS!HGLG死時(shí)死時(shí)二極管反向電壓二極管反向電壓ZCS!n在論文中被稱(chēng)作LLC諧振半橋n變頻控制nHG和LG 固定50%占空比nLG和HG之間的死區(qū)時(shí)間使MOSFET在導(dǎo)通時(shí)能夠進(jìn)行零壓開(kāi)關(guān)操作nfsw fr, 正弦波形:低關(guān)斷損耗，低 EMI干擾 n二次側(cè)承受相等的電流和電壓應(yīng)力；零電流開(kāi)關(guān)，無(wú)反向恢復(fù)損耗n無(wú)輸出電感，節(jié)省成本2007年年11月月L6

16、599諧振半橋控制器諧振半橋控制器 STANDBYDISISEN_DISGNDIfminISEN0.8V1.5VPFC_STOPVccVBOOTOUTLVGUV DETECTIONVsHVGSYNCHRONOUSBOOTSTRAP DIODEHVG DRIVERLVG DRIVERCssCFDISABLE +-DISLINEDEAD TIME+-+-LEVELSHIFTER1287431961011141516RFmin2VS QRUVLOUVLOQ SRUVLOCONTROLLOGIC+-LINE_OK1.25V15ADISISEN_DIS17V6.3VVCO-+1.25VSTANDBY+-

17、STBY 5DRIVING LOGIC2V2DELAYn變頻，50%占空比n集成600V上橋臂驅(qū)動(dòng)器 n小靜態(tài)電流(典型值2 mA)n間歇模式操作 n先進(jìn)的超載保護(hù)nPFC IC控制器輸出n輸入電壓檢測(cè)n過(guò)壓/過(guò)熱保護(hù)閂鎖關(guān)斷模式n可編輯非線(xiàn)性軟啟動(dòng)n封裝: SO-162007年年11月月L6599 + L6563大功率適配器大功率適配器 PFC通斷控制器，順序啟動(dòng)，自供電通斷控制器，順序啟動(dòng)，自供電 nL6563先啟動(dòng)(啟動(dòng)閾壓較低)n當(dāng)PFC輸出電壓正常時(shí)，零壓開(kāi)關(guān)控制器 IC啟動(dòng)n雙電容+二極管保持在負(fù)載斷開(kāi)或零負(fù)載下出現(xiàn)高 Vcc時(shí)n通常情況下主變壓器上沒(méi)有電源繞組n在管理超載或短路時(shí)

18、沒(méi)有Vcc電源問(wèn)題VCCL659912L6563Vcc14PFC輸出PFC_STOP9RUN1011 ZCD升壓電感器輔助繞組線(xiàn)路 7在低負(fù)載下處理突發(fā)模式如果斷開(kāi)，則關(guān)斷PFC窗口比較器啟動(dòng)/停止操作高壓?jiǎn)?dòng)電路電容泵變壓器輔助繞組選件2007年年11月月L6599 + L6563大功率適配器大功率適配器低負(fù)載管理低負(fù)載管理(同步突發(fā)模式同步突發(fā)模式) n窄輸入電壓范圍: PFC不能持續(xù)關(guān)斷n同步控制使PFC保持穩(wěn)定的輸出電壓(不會(huì)過(guò)壓保護(hù)) LGHGtttIout Resonant Mode Burst-mode fsw Resonant Mode PFC柵驅(qū)動(dòng)器柵驅(qū)動(dòng)器ttPFC_STO

19、P原型設(shè)計(jì)的無(wú)負(fù)載功耗Vin VACPin W高壓?jiǎn)?dòng)Pin W電容泵900.1200.1701100.1500.2201350.1700.2501750.2100.3002300.2500.3702650.2800.4302007年年11月月L6599 + L6563大功率適配器大功率適配器電路示意圖電路示意圖 R425K6R4810KR4347RC35RESC34220N1243U3SFH617A-2C30470uF-35V YXFL32u2C31100uF-35V YXFC3610uF-50VC32100NC5220N-400VR358K2C202N2 - Y1R6NTC_10R S23

20、6C32N2C22N2F1FUSE 4A C4220N-X2C1220N-X290-264VrmsC947uF-450VQ1STP9NK50ZR4112KR2122RR27270RC22330PFC18330NC2610uF-50VR1956KC25100NC1547uF-25VR11M0R21M2R39270RR1418KC1110NR3722RR3180KR230R47R220R47L160010049AD11LL4148D1GBU4JD10LL4148D4STTH2L06D15BZV55-C10C212N2 - Y1123J1INPUT CONN.C2822NC19100N+24V5AR5110KR4939KC331N0R348K2R4180KD31N4005D5LL4148R4033RR3175KD2LL4148R44RESD7LL4148R471K0U4TL431AIZL227020005AQ3STB9NK50ZR2522RQ4ST