基于PN8386+PN8305的超低待机USB插线板精简充电方案
原标题:超低待机USB插线板技术解析(1)
随着智能手机、平板电脑等电子产品的普及,集成USB充电模块的插线板已逐渐流行。芯朋微PSR+SR整体充电解决方案备受工程师青睐,广泛应用于飞利浦、鸿雁、阿乐乐可、罗马仕等插线板中。
本期我们为大家分享PN8386+PN8305精简充电方案,深度解析该方案在待机、安全、噪音、能效、可靠性等方面的技术优势。
方案简述
PN8386为芯朋微第三代PSR 产品, 集成超低待机功耗准谐振原边控制器及1.6 ohm 690V高雪崩能力智能MOSFET,采用DIP8叠层封装技术,典型应用功率为18W。
PN8305为芯朋微第一代SR产品,集成DCM同步整流控制器及6 mohm 55V Trench MOSFET, 采用ESOP8封装技术, 典型应用为3.4A。
PN8386与PN8305在5V3.1A USB插线板应用中珠联璧合, 展现出超低待机、高安全、低噪音、高能效、高可靠性等独特优势。
原理图
实物图
技术特征
1低待机功耗
当插线板接通市电后,充电模组便处于待机状态(除非有额外开关断开),在满足法规300mW待机限制条件下,待机功耗越小,节省电费越多。
PN8386专利高压启动技术可实现超低待机功耗,与传统电阻启动方式对比如下图所示。
传统电阻启动
传统启动方式:由于芯片工作后Rst(几兆欧)无法脱开, 增加几十mW待机损耗;
基于智能MOSFET的高压启动
PN8386启动方式:由于内部智能MOSFET含有高压启动管M3, 芯片快速启动后M3关闭,Rst(几十兆欧)损耗在3mW以内。
5V3.1A待机功耗
2高安全性
新国标GB 2099.3-2008《家用和类似用途插头插座(第2部分):转换器的特殊要求》增加插孔必须设置安全门、增加针焰测试、减小导线电流密度等要求,可见插线板的安全性至关重要。充电模组属于USB插线板的重要组成部分,除了满足CCC强制认证,PN8386+PN8305进一步提高产品的安全性:
A. 原边芯片的6mm超大安全距离,防止潮湿、异物引起高低压线路打火故障
PN8386脚位如下图所示,由于高低压信号脚在两侧排列,可防止非密闭应用,天气潮湿或异物引起的高低压线路爬电距离不足引起的打火现象。
PN8386管脚图
B.最糟工况下,关键器件工作温度裕量充足
90Vac/264Vac在45度环温密闭条件下,5V3.1A充电模块关键器件温升如下图。
备注:CH1 环境温度;CH2 PN8305;CH3 PN8386;CH4 变压器线;CH5 变压器铁芯;CH6 PI型电感;CH7 输入共模。
3低噪音
由于USB插线板非完全密闭,噪音要求高于普通充电头。 PN8386恒压控制策略如下图所示,智能多工作模式将噪音降至最低。
PN8386恒压控制策略
4高能效
PN8386+PN8305 5V3.1A方案效率如下图所示,相比最严苛的欧盟CoC V5能效标准,10%负载有9个点裕量,平均效率有4个点以上裕量。
平均效率
以下三点关键技术确保全负载段高转换效率:
PN8386集成1.6 ohm智能MOSFET,PN8305集成6mohm Trench MOSFET,超低通态电阻显著降低导通损耗;
PN8386专利高压启动技术降低轻载静态工作损耗;
如下图所示,PN8386专利谷底开通技术降低Cds电容放电损耗。
5可靠性
经过10年高低压功率集成技术沉淀,芯朋微产品可靠性处于国内领先水平。PN8386+PN8305方案的高可靠性体现在:
芯片HBM ESD>4kV及Latchup电流>200mA, 确保方案轻松通过安规测试:2kV雷击、4kV EFT及8kV(接触)/15kV(空气)静电测试;
PN8305独特防振铃误开通算法+PN8386 QR开通算法(QR点与振铃误开通点错开180度),双重保障实现零直通炸机风险;
PN8386丰富保护功能,利用智能MOSFET内部电流侦测优势,可实现周边任意器件open/short保护;
如下图所示, PN8305高压自供电+输出电压双供电方式可保障任何工况下SR做好配角,相比行业流行的单供电技术,可完全避免SR与PSR匹配不当导致电源保护或损坏。
PN8305双供电技术
方案展示
芯朋微PSR与SR方案在USB插线板部分方案展示(排名不分先后)。
责任编辑:David
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