深圳东科AM-22A电源方案

AM-22A高性能开关电源控制芯片德阳金格瑞机电物资有限公司半导体事业部Mail:[e-mail]邵先生(13981083365)概述AM-22A芯片是与用小功率开关电源控制芯片，广泛用于电源适配器、电磁炉、空调、VCD/DVD等小家电产品。产品特点■采用双芯片设计,高压开关管采用双极型晶体管设计,以降低产品成本;控制电路采用大规模MOS数字电路设计,并采用E极驱动方式驱动双极型晶体芯片,以提高高压开关管的安全耐压值。■内建自供电电路,丌需要外部给芯片提供电源,有效的降低外部元件的数量及成本。■芯片内集成了高压恒流启动电路,无需外部加启动电阻。■内置过流保护电路,防过载保护电路,输出短路保护电路,温度保护电路及光藕失效保护电路。■内置斜坡补偿电路,保证在低电压及大功率输出时的电路稳定。■内置PWM振荡电路,并设有抖频功能,保证了良好的EMC特性。■内置变频功能,待机时自动降低工作频率,在满足欧洲绿色能源标准(0.3W)同时,降低了输出电压的纹波。■内置高压保护,当输入母线电压高于保护电压时,芯片将自动关闭并迚行延时重启。■内建斜坡电流驱动电路,降低了芯片的功耗并提高了电路的效率。■4KV防静电ESD测试。应用领域■AC/DC电源适配器■手机、MP3、MP4、PDA、剃须刀等充电器■空调待机电源■电磁炉待机电源■LED电源■机顶盒电源■DVD/VCD电源AM-22A高性能开关电源控制芯片德阳金格瑞机电物资有限公司半导体事业部Mail:[e-mail]邵先生(13981083365)功率范围输入电压85V~265V85V~145V180V~265V最大输出功率12W18W18W封装信息引脚描述引脚符号引脚功能描述1Test电路测试引脚，必须空接（禁止接其他电路）2Gnd接地引脚3Fb反馈控制端引脚4Vcc供电引脚5Collector输出引脚，连接芯片内高压功率管Collector端，不开关变压器相连6Collector输出引脚，连接芯片内高压功率管Collector端，不开关变压器相连7Collector输出引脚，连接芯片内高压功率管Collector端，不开关变压器相连8Collector输出引脚，连接芯片内高压功率管Collector端，不开关变压器相连AM-22A高性能开关电源控制芯片德阳金格瑞机电物资有限公司半导体事业部Mail:[e-mail]邵先生(13981083365)内部电路框图(AM-22A)极限参数参数名参数值供电电压-0.3V--9V供电电流100mA引脚电压-0.3V--Vcc+0.3V功率管耐压-0.3V--780V峰值电流800mA总耗散功率1000mW工作温度-20°C--+125°C储存温度-55°C--+150°C焊接温度+280°C/5SAM-22A高性能开关电源控制芯片德阳金格瑞机电物资有限公司半导体事业部Mail:[e-mail]邵先生(13981083365)电气参数项目测试条件最小典型最大单位电源电压VCCAC输入85V------265V456V启动电压AC输入85V------265V4.855.2V关闭电压AC输入85V------265V3.644.2V电源电流Vcc=5V,Fb=2.2V102030mA启动时间AC输入85V------500mSCollector保护电压L=1.2mH460480500V功率管耐压Ioc=1mA700------V功率管最大电流Vcc=5V,Fb=1.6V---3.6V600650700mA峰值电流保护Vcc=5V,Fb=1.6V---3.6V650720800mA掁荡频率Vcc=5V,Fb=1.6V---2.8V606570Khz变频频率Vcc=4.6V,Fb=2.8V---3.6V0.5---65Khz抖频步进频率Vcc=4.6V,Fb=1.6V---2.8V0.81.01.2Khz温度保护Vcc=4.6V,Fb=2.8V---3.6V120125130°CPWM占空比Vcc=4.6V,Fb=2.8V---3.6V5---70%控制电压FbAC输入85V------265V1.6---3.6VAM-22A高性能开关电源控制芯片德阳金格瑞机电物资有限公司半导体事业部Mail:[e-mail]邵先生(13981083365)工作原理◆上电启动当外部电源上电时,直流高压经开关变压器传至芯片的COLLECTOR端(5678引脚),后经内建高压恒流启动电路将启动电流送至开关管Q1的B极,通过开关管Q1的电流放大(约为20倍放大)迚入电源管理电路经D1为Vcc外部电容C1充电,同时为Fb预提供一个3.6V电压(Fb引脚对地应接入一只滤波电容),当Vcc的电压逐步上升至5V时,振荡器起振,电路开始工作,控制器为Fb开启一个约为25uA的对地电流源,电路迚入正常工作。上电原理图AM-22A高性能开关电源控制芯片德阳金格瑞机电物资有限公司半导体事业部Mail:[e-mail]邵先生(13981083365)上电时序图◆正常工作电路完成启动后,振荡器开始工作,触収器的Q1,Q2输出高电平,高压晶体管不功率MOS管同时导通,开关电流经晶体管不功率MOS管接到40Ω电流叏样电阻,并在电阻上产生不电流成正比的电压,(由于开关变压器分布电容的存在,在电路开通的瞬间有一个高的尖峰电流,为了丌引起电路的误动作,在电路开通时启动一个前沿消隐电路将尖峰电流去除,消隐时间为250nS),控制端Fb电压经斜坡补偿后不叏样电阻上的电压相加后不0.6V的基准电压相比较,当电压高于基准电压时比较器输出低电平,触収器的Q1,Q2输出低电平,高压晶体管不功率MOS管同时关断,COLLECTOR端电压上升,电路迚入反激工作,在下一个振荡周期到时,电路将重新开始导通工作。工作时序图AM-22A高性能开关电源控制芯片德阳金格瑞机电物资有限公司半导体事业部Mail:[e-mail]邵先生(13981083365)电路在t1时间Vcc电压上升到5V,电路开启工作,Q2输出PWM信号,t2~t3时间Vcc电压高于6V,电路停止输出,Q2输出低电平,t3~t4时间Vcc电压回到范围之内,电路正常工作,t4~t5时间Vcc电压低于4V,电路停止输出,Q2输出低电平,t6时间Fb电压低于1.6V,开路开启一个24mS的定时器,PWM以最大占空输出,直到t7时间Fb电压还未能高于1.6V,电路开始重新启动,t9时间Vcc电压上升到5V,电路重新开启工作,t10时间Fb电压高于3.6V,电路停止输出。◆控制引脚FbFb引脚外部应当连接一只电容,以平滑Fb电压,外接电容会影响到电路的反馈瞬态特性及电路的稳定工作,典型应用可在10nF~100nF之间选择;当Fb电压高于1.6V而小于2.8V时,电路将以65KHz的频率工作,当Fb电压高于2.8V而小于3.6V时,电路将随着Fb的电压升高而降低频率,当Fb电压高于3.6V时,电路将停止振荡,当Fb电压小于1.6V时,电路将启动一个24mS的延时电路,如在此期间Fb电压回复到1.6V以上,电路将继续正常工作,否则,芯片将迚行重新启动,此电路完成了光藕失效的保护。Is不Fb时序图AM-22A高性能开关电源控制芯片德阳金格瑞机电物资有限公司半导体事业部Mail:[e-mail]邵先生(13981083365)Fb不工作频率(PWM)时序图◆自供电电路(已申请国家与利)芯片内建自供电电路,将电路的电源电压控制在5V左右,以提供芯片本身的电流消耗,自供电电路只能提供自身的电流消耗,丌能为外部电路提供能量。◆斜坡电流驱动为了降低芯片的耗能及提高电路的效率,内部为高压晶体管的B极提供的基极电流采用了斜坡电流驱动技术,当开关电流Is为0时,基极电流约为40mA,随着开关电流的逐步增大,基极电流也逐步增大,当开关电流为600mA时,基极电流为100mA。Ib不Is时序图AM-22A高性能开关电源控制芯片德阳金格瑞机电物资有限公司半导体事业部Mail:[e-mail]邵先生(13981083365)◆抖频电路为了能满足EMC的要求,芯片内设有一个抖频电路,PWM的频率将以65KHz的频率为中心,以1KHz的步迚在8个频率点上运行,这样有效的降低了EMC的设计的复杂度及费用。◆热保护芯片的温度达到125℃时,芯片将迚行重新启动,直至芯片的温度降低到120℃以下,芯片才会重新迚入正常工作状态。◆峰值电流保护因外部的某种异常引起的电流过大时,当电流达到720mA时,芯片将迚行重新启动。◆电源异常因外部的某种异常引起的电源电压高于6V时,戒电源电压低于4V时,芯片将迚行重新启动。◆超压保护芯片在完成启动后,芯片内部设定了一个电流的上升斜率检测电路,当外部的电压超高戒者开关变压器的失效,都会引起电流的斜率变化,保护电路将会对电路迚行重新启动,这样保证了高压晶体管的安全,同时对低频的浪涌电压迚行了有效的保护。斜率检测时序图根据电感电流公式I=U/L*△t可知,在电感丌变时,在一个固定的时间上检测电流可计算出电压,芯片利用该原理在350nS时检测Is电流,当Is电流小于0.14V时,电路正常工作,当Is电流大于0.14V时,芯片迚入异常保护;同理,当外部的电感器的AM-22A高性能开关电源控制芯片德阳金格瑞机电物资有限公司半导体事业部Mail:[e-mail]邵先生(13981083365)电感量变小,也会让芯片迚入异常保护;这样即可以保护母线电压过高引起的开关管的击穿,也可以保护因外部变压器的饱和戒者短路引起的电感量下降导致Is电流过大,引起芯片的损坏。直流母线保护电压不变压器电感量的关系图AM-22A高性能开关电源控制芯片德阳金格瑞机电物资有限公司半导体事业部Mail:[e-mail]邵先生(13981083365)芯片测试◆耐压测试◆电性能测试AM-22A高性能开关电源控制芯片德阳金格瑞机电物资有限公司半导体事业部Mail:[e-mail]邵先生(13981083365)典型应用电路（12V/1A输出离线反激式开关电源）◆元器件清单序号原件名称规格/型号位号数量备注1保险丝F2A/AC250VF112安规X电容104/AC275VC113二极管IN4007D1~D444HER107D515SR2100D616稳压二极管11V/0.5WZD117电解电容33UF/400VC21822UF/16VC4191000UF/25VC6110瓷片电容103/250VC3111103/25VC5112ICAM-22AIC1113PC817IC2114色环电阻器100K/0.25WR11153K/0.25WR2116470R/0.25WR3117变压器EE25T11AM-22A高性能开关电源控制芯片德阳金格瑞机电物资有限公司半导体事业部Mail:[e-mail]邵先生(13981083365)◆变压器设计（仅作参考）1、参数确定变压器设计时，首先要先确定一些参数：（1）输入电压范围（2）输出电压及电流（3）开关频率（4）最大占空比本设计例：（1）输入电压范围AC85~265V（2）输出电压及电流DC12V/1A（3）开关频率F=65KHz（4）最大占空比D=0.52、磁芯的选择先计算出电源的输入功率P=Pout/η(指开关电源的效率,设为0.8),Pout=Vout*Iout=12V*1A=12W,P=12/0.8=15W。我们可以通过磁心的制造商提供的图表迚行选择,也可通过计算方式选择,我们查图表方式选择15W电源可用EE20戒者EE25磁心,我们选择EE25磁心迚行下一步的计算。3、计算原边电压Vs输入电压为AC85~265V,计算最低电压下的最大功率,最低电压为85V。则原边电压Vs=85*1.3=110V(考虑了线路压降及整流压降)。4、计算导通时间TonTon=1𝐹∗𝐷=165∗0.5=7.7𝑢𝑆5、计算原边匝数NpNp=𝑉𝑠∗𝑇𝑜�