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带输入电压前馈的准谐振反激芯片AP8265介绍

芯朋微电子 来源:芯朋微电子 2022-12-26 11:48 次阅读
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导读

针对工业电源辅助电源的应用场景,芯朋微推出带输入电压前馈的准谐振反激芯片AP8265,该芯片具有线电压前馈补偿功能以满足宽输入电压范围OCP点一致性要求,内部集成高性能运放支持原边或副边多种反馈控制方式,负载自适应准谐振控制降低全负载段功率管开通损耗等优势,兼容*6565。

本期,芯朋微技术团队为各位fans分享该芯片的六大亮点、三项关键技术、36W DEMO设计及测试数据。

01芯片介绍

芯片

六大亮点

324fff50-84ce-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

适用工业辅源:满足JESD47L可靠性标准要求,为工业电源应用量身打造;

原副边反馈: AP8265内置误差放大器和基准电压,既可以利用内置基准直接反馈辅助电源原边绕组电压,也可以通过光耦控制副边绕组输出电压;

线电压前馈:根据不同的输入电压自适应调节峰值电流限值,实现高低输入电压下带载能力一致,特别适合输入电压范围非常宽的辅助电源应用;

多工作模式:准谐振工作模式降低功率管温升,轻载下的降频工作模式保证全负载范围的效率表现更优;

低功耗设计:极低的启动电流降低启动电阻功耗;

全面智能保护:具有逐周期过流保护、整流二极管短路保护、过负载保护、VDD电压箝位保护、VDD欠压保护等保护功能,可靠性更高。

关键技术一

负载自适应QR原理

AP8265利用COMP引脚电压决定屏蔽时间TBLANK, TBLANK时间从功率管关断时开始计时,计时时间内禁止功率管开通,当TBLANK计时结束后,利用DMG引脚检测辅助绕组电压实现谷底检测,经过适当的延时后,使得外部功率管在DS电压处于谷底时开通,从而减小开通损耗。

负载由满载逐渐降低到轻载的过程中,COMP电压逐渐下降。当COMP电压仍大于3.2V时, TBLANK时间为3.5us,芯片工作在第一谷底;当COMP电压下降到3.2V以下时,消隐时间逐渐增加至18us,谷底数增加,实现芯片降频工作模式,可以减小轻载开关损耗,保证全负载范围的效率最优表现。

poYBAGOpGg2AS3lPAACIUYwV_zg863.jpg

关键技术二

市电自适应过流阈值补偿

QR反激变换器提供给负载的功率Po表达式为:

pYYBAGOpGh6AK2PuAAAKeRGk-vM260.jpg

Lp为变压器原边感量,Ip为原边峰值电流,fs为开关频率

当变换器采用固定过流阈值时,在高压时开关频率增大,导致高压时提供的功率达到低压时的两倍以上。

AP8265内置线电压补偿功能,可以有效减小高低压下功率差值过大,使系统提供的功率基本保持一致。 芯片通过分压电阻采样BULK电压值连接到ACIN引脚,将引脚电压值加入前馈补偿电路模块,进而对CS过流阈值电压进行调节,从而保证不同输入电压下过流点的一致性。系统不需要线电压前馈补偿功能时可将ACIN引脚接地。

3290f438-84ce-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

有/无线电压前馈带载能力对比

32a10314-84ce-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

CS过流阈值电压与VACIN关系曲线

关键技术三

支持原边反馈和次边反馈

AP8265内置了误差放大器,误差放大器电压增益80dB, 带宽1MHz,系统响应迅速,稳定性高。在原边反馈应用中,通过直接或间接采样输出电压值并与内部基准电压VREF比较来调节输出电压的稳定;在次边反馈应用中,利用TL431和光耦组成的反馈环路,将输出电压的反馈信息传递到初级侧,实现副边输出电压稳定。

32cdd4a2-84ce-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

02DEMO原理图

输入电压:90Vac~264Vac
输出规格:12V3A

效率:满载效率87.28%(264Vac)

保护功能:Vdd 欠压保护,Vdd钳位保护,逐周期过流、过载保护,整流二极管短路保护,输出短路保护等

32e6f644-84ce-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

03测试数据

3.1 转换效率

3313ed98-84ce-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

3.2 系统过流点

335da370-84ce-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

3.3 工作模式

VIN=90Vac/60Hz,12V3A

336d1436-84ce-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

准谐振工作模式

VIN=90Vac/60Hz,12V1A

33e4120c-84ce-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

降频工作模式

3.4 功率管应力测试

原边功率MOS管

测试条件:VIN=264Vac, Vo=12V3A

340b9818-84ce-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

测试结果:Vds_MAX = 606 V

副边整流二极管

测试条件:VIN=264Vac, Vo=12V3A

3426d3b2-84ce-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

测试结果:Vrr_MAX = 60.9 V

3.5 变压器饱和测试

通过初级Ipeak波形判断变压器是否有饱和趋势

变压器参数:Np=56Ts, Lp_max=0.86mH,Ae=96mm²(RM10)

344a1610-84ce-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

VIN=90Vac/60Hz,12V3A IPRI_MAX=1.61A

BMAX=0.26Tesla

34d29a30-84ce-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

VIN=264Vac/60Hz,12V3A IPRI_MAX=0.91A

BMAX=0.15Tesla

3.6负载动态响应

频率:100Hz;占空比:50%;电流斜率:0.25A/us;负载:10%-100%-10%

34ebaaa2-84ce-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

VIN=90Vac/60Hz

35056532-84ce-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

VIN=264Vac/50Hz

3.7 开机延迟时间

测试方法:AC输入到输出电压建立的时间

判断标准:通过,小于2s

358f7ad8-84ce-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

VIN=90Vac/60Hz,12V3A

35a6a488-84ce-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

VIN=264Vac/50Hz,12V3A

04EMC测试

EMI传导、辐射满足EN55032 Class B标准要求,裕量均大于6dB

ESD满足IEC61000-4-2,8kV/15kV等级要求

EFT满足IEC 61000-4-4: 2004,4kV等级要求

Surge满足IEC 61000-4-5:2005,2kV等级要求

交流绝缘满足3.75kVac要求

05应用要点

1.为了提升系统ESD能力,建议供电二极管串联电阻,推荐值4.7Ω

2.建议DMG引脚串联电阻提升引脚箝位能力,流过该引脚电流不超过3mA

3.光耦1脚串联电阻影响环路直流增益,推荐值1kΩ-2kΩ

审核编辑:汤梓红

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原文标题:【工业辅源】带输入电压前馈的准谐振反激芯片AP8265

文章出处:【微信号:chipown,微信公众号:芯朋微电子】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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