满足EPS 6级能效标准:离线式小功率AC/DC电源控制芯片ME8320方案
应用领域:电源电池
方案类型:芯片级方案
芯片:ME8320
方案概述
ME8320是一款高性能、高效率、低EMI、集成QR(准谐振模式)和 PSR(原边反馈)的离线式小功率控制器。控制器可以满足 EPS 6级能源标准,最大功率可达18W。5W小功率充电器应用可以支持“No-snubber & No-Y”设计。芯片内置的可调线损补偿,可以提供良好CV输出。应用于充电器、排插、适配器、辅助电源、LED 驱动领域。可实现±5%的恒压恒流精度和小于75mW 的待机功耗(12W内)。优良的EMI性能和极高的性价比,极低系统成本为电源设计提供了最佳选择。
【ME8320、ME8327、ME8321的区别】
【ME8320产品特点】
●效率满足六级能效要求
●原边反馈(PSR)准谐振(QR)控制技术实现高效率,无需光耦和TL431
●±5%恒压恒流精度
●待机功耗小于100mW
●外推功率MOS,最大功率18W
●恒压模式下内置线压降补偿(Cable drop compensation)
●内置软启动
●所有管脚浮空保护
●输出过压保护
●逐周期电流限制
●内置前沿消隐(Leading edge blanking)
●VDD欠压保护(UVLO),过压保护及钳位
●过温保护
应用场合
●充电器
●适配器
封装形式
●SOT23-6
【ME8320产品应用图】
15.5W排插3USB输出充电器应用原理图
3USB口输出,U3,U4为单USB口限流芯片。整体元器件少,性价比极高。
产品PCB图、DEMO板实物图
【ME8320产品PCB布线及注意事项】
l 功率回路尽量短,且与其他回路分开,改善系统EMC
l 采样回路尽量短,以防止采样受到干扰,提高系统EFT能力
l VDD电容尽量紧贴芯片供电脚与GND脚,提高系统ESD能力
l 芯片小信号回路应远离EMI滤波器的磁性元器件,改善电磁兼容性
l 为提高系统可靠性,功率器件应降额使用,在最糟情况下,推荐降额系数如下:
电压De-rating系数为0.85,如芯片Vds电压低于555V(650*0.85)
温度De-rating系数为0.85,如芯片表面温度低于115度(135*0.85)
典型应用图
5V1A充电器系统应用图
选购指南
芯片脚位图
脚位功能说明
芯片功能示意图
模块功能示意图
极限参数
注释: 超出极限参数可能损毁器件。不建议器件工作在推荐条件以外的情况。长时间运行在绝对最大额定条件下可能 会影响器件的可靠性。
推荐工作条件
电气参数 (无特别说明,环境温度= 25℃,VDD输入电压=16V)
应用信息
功能概述
ME8320是一款原边反馈准谐振模式的AC/DC电源控制芯片,功率最大可以做到18W,外推功率MOS,用于充电器,适配器和LED驱动领域。实现±5%的恒压恒流精度和小于100mW的待机功耗。在恒压模式下内置了线电压补偿功能。采用准谐振控制,实现高效率和良好的EMI性能,满足六级能效标准要求。
启动
ME8320的启动电流非常低,所以VDD端电容电压可以很快充至开启电压。启动电路中可以使用一个大阻值的电阻,在满足启动要求的同时,减小工作时的损耗。
工作电流
ME8320的工作电流低至1mA(典型值),所以VDD启动电容可以取更小值,同时可以提高系统转换效率。
原边准谐振控制
ME8320采用原边反馈准谐振工作模式,大大降低系统成本,实现高效率和良好的EMI性能。芯片在恒压和恒流工作时,采用谷底导通,减小开关损耗,最大限度利用占空比,极大的提高了系统效率,满足六级能效标准要求。 恒流控制 ME8320具有精确的恒流/
恒压控制能力,电池充电器应用中通常具有两种运作模式,恒压充电和恒流充电。当电池电压过低时,充电器是恒流充电,这是对电池充电的最主要的方式,大部分的能量进入电池。当电池电压达到电池饱和电压时,充电电流逐渐变小,充电器进入恒压模式。最后,充电电流继续减小直到达到0。工作在恒流模式下:
其中:
ICC为系统输出端的输出电流。
RCS为CS与GND之间的电阻。
N为变压器初级和次级线圈的匝数比。
恒压控制
ME8320的FB引脚可通过电阻Ra和Rb的分压检测辅助绕组反馈电压,FB电压与参考电压间的差值通过误差放大器放大来控制开关信号的频率。为了提高输出电压的精确度,变压器的漏感应尽可能的降低。输出电压可由下式得出:
其中:
Ra和Rb为顶端和低端反馈电阻值。
NS和NA为变压器次级和辅助线圈的匝数。
ΔV表示输出整流二极管的压降
电流检测和前沿消隐
ME8320提供了逐周期电流限制,功率管电流由连接在CS脚上的取样电阻检测。在功率开关导通时,采样电阻上会出现开启尖峰,为避免由开启尖峰所引起的误操作,在CS脚上设置有500nS的前沿消隐时间,因此CS脚的外部无需RC滤波网络。 输出线压降补偿 常规芯片在恒压模式下,通过改变功率管导通时间来调节反馈电压,其不包括在电线上的压降。这样导致了由于采用不同规格不同长度的电线,会产生不同的输出电压。ME8320内建了线压降补偿电路,以此取得更好的负载调整率。
ME8320具有线损补偿功能,可补偿输出电压在电线上的压降。通过内置电流流入电阻分压器在
FB脚位产生补偿电压。随着转换器负载从空载增大至峰值功率点(恒压与恒流之间的切换点),将通过增大反馈引脚参考电压对输出电缆上的压降进行补偿。控制器根据状态调节器的输出来决定输出负载以及相应补偿的程度。最大补偿比例可由下式得出
其中,ΔV是补偿电压,VOUT 是输出电压,Ra和Rb为与FB脚相连的分压电阻。
栅极驱动器
ME8320的GATE脚位用于驱动外部功率MOSFET管,GATE驱动端采用软驱动设计,软驱动方式改善了系 统的EMI性能,实现了效率、可靠性和EMI的平衡。驱动输出端内置齐纳二极管钳位在14.5V,以避免功率MOSFET管栅端出现过压信号而损坏。
控制保护
ME8320集成了完善的保护功能,包括VDD欠压保护(UVLO),VDD过压保护,软启动,逐周期过流保护,所有管脚浮空保护,VDD电压钳位保护,过温保护等等。
责任编辑:Davia
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