基于PWM控制器芯片的AC/DC電源設計

目前，在100W以下電源方案中，一般都使用脈沖寬度調制（PWM）控制芯片來實現PWM的調制，開關控制模式相對直流工作模式有很高的工作效率，使用反激離線工作模式，提高了系統工作的安全性，非常適合應用在便攜式充電設備及電源適配器，比如，手機充電器，電源適配器等，因此，AC/DC PWM開關電源芯片在市場上的需求量非常大。不過傳統的AC/DC電源方案都是使用變壓器次級線圈反饋模式（SSR）,變壓器次級反饋工作模式都需要低壓端的恒壓－恒流控制芯片協助完成電壓的轉換和實現恒流，此類應用方案增加了系統應用復雜程度，同時還增加系統方案的設計成本，本文要介紹的AC/DC電源控制芯片是思旺電子的SE3910，這是一款變壓器原邊線圈反饋模式（PSR）的PWM控制芯片。

　　SE3910技術特點

　　SE3910是一款綠色模式PWM控制器芯片,適用于小功率AC/DC充電器,適配器及LED驅動方案；該芯片為SOP－8封裝，PWM模式工作時開關頻率固定在40KHz,其內部集成了恒壓恒流控制模塊，應用方案使用PSR模式，省略了傳統方案中的光耦合器、恒壓/恒流控制芯片及其周圍電路，大大簡化了芯片的應用成本，降低了系統應用的復雜度。

　　芯片設計時特別考慮了EMI，對開關頻率模塊特別設計有頻率抖動功能，每3.2ms的周期內按所設計的順序出現8種不同的開關頻率，將電磁干擾頻譜轉移到一個相對較寬的頻率帶寬，從而達到優化系統EMI的目的。

　　同時SE3910的工作狀態使用多模式調節功能，在空載或輕負載時，芯片會自動進入PFM工作模式，保證電源系統輸入能量和輸出能量精確守恒，防止了輕載或空載時能量過大，當負載升高到芯片所設置的重載設計值時，芯片會控制系統自動進入PWM工作模式，大幅度的優化了系統的工作效率，使系統效率能夠達到80%以上，也減小了空載和輕載工作狀態下的輸出紋波。

　　芯片設計有軟啟動功能，很好的抑制了系統上電時的大電流，保護了電路板的損壞，減小了系統啟動時的大電流對系統功耗的影響；芯片還具有電源欠壓保護功能，LEB功能、過溫度保護功能等，最大程度的提高了芯片工作時的可靠性和安全性；芯片適合應用在5W及5W以下的電源方案中。

　　典型應用方案

　　SE3910能廣泛應用在各種低功率AC/DC開關電源方案中，比如手機充電器，電源適配器等，除此之外，由于芯片集成有恒流功能，所以也可廣泛應用在小功率LED驅動方案中。

　　圖1是SE3910基本的應用電路，其中由變壓器/輸出級/R3/R4/SE3910等組成負反饋通路，通過調整GATE端的開關信號占空比來控制變壓器的轉換能量，使系統穩定在設置的工作狀態。交流電壓先經過一個橋式整流電路將交流轉換成高壓直流信號，R1和C2組成系統啟動電路，VIN是SE3910的啟動PIN，COMV PIN上的R5、C6和C7組成系統補償電路，確保系統具有穩定的頻率響應，FB是輸出電壓檢測PIN，通過設置R3/R4就可以調整變壓器副邊上的電壓，根據變壓器電壓比與匝數比成正比的原理，來實現對直流輸出電壓的調整；GATE是PWM輸出PIN，它用來控制功率管13003來實現控制變壓器原邊的峰值電流，來達到對變壓器轉換能量的控制，CS PIN用來檢測變壓器峰值電流，當系統工作在恒流模式時，CS PIN上的電壓會被固定在設置的最大值，也就確定了變壓器原邊最大峰值電流，從而實現輸出也恒流，通過調整R6電阻就可以靈活調整輸出恒流值。

　　圖2是目前比較流行的SE3910應用方案實例，一個是充電器方案，另一個是LED驅動方案。系統設計時的關鍵點在于輸出恒壓和恒流值設計。