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  • 楼主
  • 归来
  • |  帖子(3)   |   本网技师(219)   |  发消息
  • 2015-03-17 21:04
主题:  【英飞凌DIY】30W的多路输出USB充电器方案5V6A

一、项目需求

现在很多家庭有多台手机、MID和移动设备,采用多USB口的充电器可减少电源插口的占用,有较大的市场需求,30W的多路输出USB充电器方案可满足3到5个USB充电输出端口的应用。

二、电源规格

1、输入电压:90V~264Vac

2、输出电压:恒压5V@6A(多路输出USB端口采用独立的恒流限流开关,比如AP1621系列,不在此方案内)

3、目标效率大于88%

4、空载功耗小于100mW

三、电源电路方案考虑

1、30W采用采用单端反激主拓扑结构

2、输出电压为5V,电压较低,输出电流为6A,电流较大,为了提高效率,输出采用同步整流方案。

3、为了配合输出同步整流,原边采用电流临界连续的准谐振控制方式。

      如果采用定频PWM方式,由于可能工作在电流连续模式,需要添加原副边MOSFET驱动的死区,电路稍复杂。

4、原边控制IC选择,英飞凌提供了准谐振控制器ICE2QS03G,可以外加COOLMOS实现分立的电路方案,英飞凌还有集成了QR控制器和MOS的CoolSET系列。两种方案都可以,考虑到实际应用的体积较小,因此采用了ICE2Q0665的COOLSET来实现。

5、副边同步整流方案,可以采用专用的同步整流控制IC,比如第三方ON的NCP430X系列,但NCP430X的供电电压是针对12V以上的应用的,5V的输出时需要单独的供电绕组,电路稍显复杂,同时考虑到成本的压力,因此可以选用分立的电流控制的同步整流方式。同步整流MOSFET采用的是提供的样品BSC067N06LS3

6、输入EMI电路考虑,采用整流后的Л型滤波,也就是两个电解电容的一个共模电感,这个样可以省掉输入X电容的放电电阻,减小空载功耗,同时也可以减小流过电感的电流有效值,可明显提高低压输入时的效率。

7、输出滤波电路,由于输出的电流较大,考虑到体积和效率要求,采用两个1000uF6.3V的固态电容,为了减小输出电压的纹波,输出加入了LC滤波网络,后级采用普通电解电容。

8、变压器采用PQ2016或RM8磁芯

四、电源电路原理图

14266488465508ef0ea52d7_small.jpg

五、电源PCB板设计

单面板 40mm X 75mm

PCB 设计考虑:

1、尽可能减小三个高频电流环路的面积

2、尽可能减小高压高频动点的面积

3、原副边跨接Y电容接到最贴近变压器的原边和副边静点

4、增加原副边静点的铜箔面积,吸收空间噪声耦合,同时增加了PCB的含铜量,有利于散热

5、接地考虑,原边光耦反馈地线避免高频电流,IC外围解耦元件靠近IC

6、输出电压采样点靠近输出端口,采样分压电阻等外围电路靠近TL431

7、PCB铜厚1oz,输出大电流回路需要阻焊开窗。


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六、电源外观

无散器设计


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七、关键波形


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八、测试数据


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八、总结

1、从测试的温升数据来看,ICE2Q0665完全能满足30W的输出要求。

2、采用分立的电流控制同步整流可显著提高整机的效率。

3、输入缓启动NTC(热敏电阻)对低压输入满载的效率影响比较明显。

4、温度最高的器件是输出的同步整流MOSFET,如果采用更低导通电阻的MOSFET,或采用两个MOSFET并联,可进一步提高效率,降低温度。

5、原边的辅助供电电路需要优化,由于是5V低压输出变压器漏感较大,原边辅助供电电压变化较大(空载到满载),改进后参考电路如下:

1427264456551253c82f730.jpg


九、后记

最后发一张实验场景,记录一下,打完收功。

14272655655512581d86464_small.jpg




 
用的DIY 芯片和MOS,吗
 
  • 2楼
  • 归来
  • |  帖子(3)  |  本网技师(219)  |  发消息
  • 2015-03-18 14:25
 

副边的同步整流MOSFET采用的是提供的BSC067N06LS3样品呀。

本来打算原边用的是寄来的样品ICE2QS03G+COOLMOS的,后来因为体积要求较小,又同infineon原厂商量了,申请的ICE2QR0665,就是把控制器和MOS集成起来了,原理是一样的。


 
  • 3楼
  • hwx-555
  • |  帖子(868)  |  副总工程师(6368)  |  发消息
  • 2015-03-20 14:17
 
分立件同步整流方式可靠性怎樣
 
  • 4楼
  • 归来
  • |  帖子(3)  |  本网技师(219)  |  发消息
  • 2015-03-21 10:29
 

1、感测电流模式的可靠性很好的,因为他是检测同步整流MOS的电流然后进行实时控制的。

2、而采用专用控制IC,因为检测的是MOS两端的电压,一般都会有最小开通时间的设置,这反而导致有原副边MOS同时开通的可能,尤其是在反激拓扑进行浪涌和雷击测试中容易出现。


 
  • 5楼
  • hwx-555
  • |  帖子(868)  |  副总工程师(6368)  |  发消息
  • 2015-03-21 11:48
 
要做个5V5A的案子,正为同步疑难,同步整流这部份是否可供鉴用下。
 
  • 6楼
  • 归来
  • |  帖子(3)  |  本网技师(219)  |  发消息
  • 2015-03-23 09:44
 
等这版调试好了就可以分享一下,谢谢。
 
  • 19楼
  • musyer
  • |  帖子(0)  |  本网技工(165)  |  发消息
  • 2015-04-21 09:39
 

我是做固态电容的,你做5V5A的肯定是会用到固态电容的。就像楼主也用的是固态电容。

如果需要的话,可以联系我的QQ 407978090

 
  • 7楼
  • lclbf
  • |  帖子(118)  |  工程师(668)  |  发消息
  • 2015-03-23 10:10
 
好东西,学习了!
 
  • 8楼
  • wadelin
  • |  帖子(47)  |  本网技师(295)  |  发消息
  • 2015-03-31 22:36
 
看得出楼主强大的实力啊。。。很显职业,所有项目都列的很清楚,向楼主学习。弱弱问句,这个方案搞定了吗?是不是到时候发点福利呢?
 
  • 9楼
  • 归来
  • |  帖子(3)  |  本网技师(219)  |  发消息
  • 2015-04-03 11:00
 
样机已经寄出了。
 
 
恭喜!
 
 
能申请这个IC不,大概价位多少钱了,最好在2块人民币以下,这样量产有优势,我邮箱:1040947928@qq.com
 
 
2元有点不太可能吧,英飞凌的东西在我的印象中一向挺贵
 
 
30W不需要散热器,内置MOS?也太强大了
 
  • 40楼
  • tanb006
  • |  帖子(46)  |  本网技师(218)  |  发消息
  • 2015-07-21 19:23
 
MOS的导通电阻做小点,其实没多少损耗的。
 
 
楼主,能讲解下同步整流驱动电路,那一个小电感及那三个三极管的工作原理吗?
 
  • 13楼
  • 归来
  • |  帖子(3)  |  本网技师(219)  |  发消息
  • 2015-04-20 10:55
 

这个不是小电感,是电流互感器,检测同步整流MOSFET中的电流的。

Q3和Q4构成了图腾柱的驱动电路,Q2是将电流互感器检测出的小电压信号放大。

 
 

简直是教材了

 
 

能申请这个IC不,大概价位多少钱了,最好在2块人民币以下,这样量产有优势,我邮箱:1040947928@qq.com


 
  • 17楼
  • 归来
  • |  帖子(3)  |  本网技师(219)  |  发消息
  • 2015-04-20 20:34
 
当然可以了,我的邮箱是 preston.zhu@thinkchip.cn     欢迎和我联系。
 
 
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  • 26楼
  • 归来
  • |  帖子(3)  |  本网技师(219)  |  发消息
  • 2015-04-30 21:09
 
这个地方找的好
 
  • 18楼
  • 归来
  • |  帖子(3)  |  本网技师(219)  |  发消息
  • 2015-04-20 20:35
 
多谢夸奖,您的鼓励是我们前进的动力。
 
  • 22楼
  • gxg1122
  • |  帖子(445)  |  工程师(1138)  |  发消息
  • 2015-04-29 12:57
 
楼主的测试效率还可以啊。给的测试参数及波形很详细!学习了。。。
 
 
设计做的很认真,分析也很详细,支持!
 
  • 23楼
  • huanying
  • |  帖子(214)  |  工程师(704)  |  发消息
  • 2015-04-30 09:52
 
USB充电,usb线能跑那么大的电流吗???
 
  • 24楼
  • 归来
  • |  帖子(3)  |  本网技师(219)  |  发消息
  • 2015-04-30 21:08
 
是多路输出的,每一路需要有独立的USB限流开关的。
 
  • 25楼
  • 归来
  • |  帖子(3)  |  本网技师(219)  |  发消息
  • 2015-04-30 21:08
 
多谢
 
 
楼主,次级同步整流你说的电流互感器,是一个共模电感不?
 
  • 28楼
  • hwx-555
  • |  帖子(868)  |  副总工程师(6368)  |  发消息
  • 2015-05-12 11:14
 
低压效率似乎不太高,
 
  • 30楼
  • 归来
  • |  帖子(3)  |  本网技师(219)  |  发消息
  • 2015-05-13 09:24
 

是的,这和输入端口的NTC有关,低压时损耗有些大。

变压器原边的线径有一点细,也要加粗一些。

 
 
DEMO板资料有吗
 
  • 31楼
  • 归来
  • |  帖子(3)  |  本网技师(219)  |  发消息
  • 2015-05-13 09:24
 
有的呀,怎么联系您?
 
 
你这个变压器能过安规吗?是不是加了挡墙?
 
  • 33楼
  • 归来
  • |  帖子(3)  |  本网技师(219)  |  发消息
  • 2015-06-08 21:48
 
你好,一般是用三重绝缘线绕副边的,挡墙太占空间了。
 
  • 34楼
  • limy1982
  • |  帖子(0)  |  本网技工(101)  |  发消息
  • 2015-07-06 21:08
 
楼主,请将DEMO的资料发到el6@kingpower-tech.com邮箱,我们刚好有这样的案子要做,谢谢了!
 
  • 35楼
  • 归来
  • |  帖子(3)  |  本网技师(219)  |  发消息
  • 2015-07-08 12:50
 
好的,谢谢
 
  • 36楼
  • zcq11098
  • |  帖子(0)  |  本网技工(101)  |  发消息
  • 2015-07-18 14:10
 
同求一份资料  ZCQ11098@126.COM  谢谢!
 
  • 38楼
  • daseazqh
  • |  帖子(0)  |  本网技工(140)  |  发消息
  • 2015-07-20 16:37
 
楼主,你好,能否帮忙发一份DEMO资料给我学习一下,da_sea@163.com   谢谢!
 
  • 39楼
  • tanb006
  • |  帖子(46)  |  本网技师(218)  |  发消息
  • 2015-07-21 19:21
 

如果不是用固态电容,单单两个1000微法是不够的。

我也做过类似的,3.6V6A的电源,次级三只1000微法6.3V的高频铝电解都到了75度。

如果就两个的话,电解温度超85度了。

看你这成本并不低啊。

 
  • 41楼
  • lyh0739
  • |  帖子(0)  |  本网技师(211)  |  发消息
  • 2015-08-15 23:52
 
求您这份DEMO资料,lyhglegend@126.com  多谢。
 
倒数10
 
楼主很厉害,我正要学习同步整流技术,觉得输出大电流的时候必须要用的!楼主可否发一份电路图给我一下,602629429@qq.com  谢了
 
  • 43楼
  • hpzax
  • |  帖子(18)  |  工程师(593)  |  发消息
  • 2015-11-05 11:32
倒数9
 
求您这份DEMO资料,hpzax@163.com  多谢。
 
倒数8
 
 
倒数7
 
大神膜拜!!!
 
倒数6
 
能把资料发一份给我吗,我正在做这种旅充的方案!邮箱:303700788@QQ.com,谢谢
 
  • 47楼
  • fengbin
  • |  帖子(63)  |  本网技师(275)  |  发消息
  • 2016-05-21 19:09
倒数5
 
楼主这款电源发热量怎样,提供下PDF资料,不知这款是否适合做触摸供电
 
倒数4
 
楼主辛苦了,感觉还是要动手多去做一些东西,这么大的电流用同步整流效果最好了,能不能发一份一资料到602629429@qq.com 想要学习一下
 
倒数3
 

求您这份DEMO资料,发邮箱182526705@qq.com

 
  • 50楼
  • qadgg
  • |  帖子(4)  |  本网技工(108)  |  发消息
  • 2017-07-06 08:05
倒数2
 
输出的USB充电器
 
  • 51楼
  • qadgg
  • |  帖子(4)  |  本网技工(108)  |  发消息| 最新回复
  • 2017-07-06 08:05
倒数1
 
输出的USB充电器
 

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