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应用InnoSwitch3-EP系列IC的20 V/3.25 A笔记本适配器

PI 的InnoSwitch3-EP系列IC指的是集成初级开关、同步整流和FluxLink反馈技术的恒压/恒流准谐振离线反激式开关电源IC,InnoSwitch™3-EP系列IC可大幅简化反激式电源变换器的设计和生产,特别是那些要求具有高效率和/或小尺寸的电源。InnoSwitch3-EP产品系列将初级和次级控制器以及符合安全标准的反馈机制集成到了单个IC中。InnoSwitch3-EP系列器件集成了多项保护特性,包括输入过压及欠压保护、输出过压及过流限制以及过温关断。该系列器件提供标准输出功率和峰值输出功率选项,以及常用的自动重启动保护功能。

该系列产品按照功率分为如下几个型号

本贴主要介绍应用INN3679C的笔记本电源,电路图如下,工作原理:

如图所示,保险丝F1可隔离电路并提供元件故障保护,共模扼流圈L1和L2与电容C1则提供EMI衰减。桥式整流管BR1对AC输入电压进行整流,并对滤波电容C2提供全波整流DC。电容C3用于降低共模EMI滤波。当电源与AC电源断开时,电阻R1和R2与U2一起使电容C1放电。变压器(T1)初级的一端连接到整流DC总线,另一端连接到InnoSwitch3-EP IC (U1)内开关的漏极端子。

电阻R3和R4为欠压和过压情况提供输入电压检测保护。由二极管D1、电阻R5、R6和R7以及电容C4组成的低成本RCD箝位可在U1内的开关关断的一瞬间对U1的峰值漏极电压加以限制。箝位有助于耗散存储在变压器T1的漏感中的能量。IC具有自启动功能,当首次AC上电时,它使用内部高压电流源对BPP引脚电容(C6)进行充电。在正常工作期间,初级侧控制器从变压器T1的辅助绕组获得供电。辅助(或偏置)绕组的输出端由二极管D2进行整流,并由电容C5进行滤波。电阻R8用于限制提供给InnoSwitch3-EP IC (U1)的BP引脚的电流。

齐纳稳压管VR1与R9和D3一起提供初级检测输出过压保护。在反激式变换器中,辅助绕组的输出端可跟踪变换器的输出电压。如果变换器的输出端出现过压,辅助绕组电压会升高并引起VR1击穿,这会导致电流流入InnoSwitch3-EP IC U1的BPP引脚。如果进入BPP引脚的电流超过ISD阈值,U1控制器将锁存关断,防止输出电压进一步升高。InnoSwitch3-EP IC的次级侧提供输出电压、输出电流检测并驱动提供同步整流的MOSFET。变压器的次级分别由SR FET Q1整流和由电容C8及C9滤波。电容C15和C17用于减少高频输出电压纹波。开关期间产生的高频振荡通过RCD缓冲器(R11、C7和D4)衰减,否则高频振荡会产生辐射EMI问题。二极管D4用于降低电阻R11的耗散。

Q1的栅极由IC U1内的次级侧控制器根据(经电阻R12)馈入IC的FWD引脚的绕组电压进行导通控制。在连续导通模式下,MOSFET就在次级侧向初级侧下达新开关周期请求指令之前关断。在非连续导通模式下,功率MOSFET会在MOSFET的电压降约低于阈值VSR(TH)时关断。初级功率开关的次级侧控制可避免两个开关可能发生的交越导通,提供极为可靠的同步整流工作。IC U1的次级侧或者从次级正向绕组电压供电,或者由输出电压进行供电。连接至IC U1的BPS引脚的电容C10可提供内部电路去耦。电容C11为VO引脚去耦。低于恒流阈值时,器件在恒压模式下工作。在恒压模式工作时,通过分压电阻R15和R16检测输出电压可实现输出电压调整。R16两端的电压以1.265 V的内部参考电压阈值馈入FB引脚。输出电压稳定时,FB引脚的电压为1.265 V。电容C13提供FB引脚信号的噪声滤波。

为了保证可靠性以及良好的EMI,PCB参考布局如下:

应用中还要注意的一点是连接InnoSwitch3-EP IC初级旁路引脚和GND引脚的电容(去耦),还可选择限流点。可以使用0.47 mF或4.7 mF电容。推荐使用额定值至少为10 V (0805)或更大型号的X5R或X7R介质电容,以确保满足最小电容容量要求。陶瓷电容的型号名称(例如,来自不同制造商或不同产品系列的X7R、X5R)没有相同的电压系数。建议查看相应的电容数据手册,确保所选电容在5 V下的电容电压降不会超过20%。请勿使用Y5U或Z5U/0603 MLCC电容,因为此类SMD陶瓷电容的电压和温度系数特性非常差。

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阿飞啊
LV.5
2
2022-10-25 14:32

应用中还要注意的一点是连接InnoSwitch3-EP IC初级旁路引脚和GND引脚的电容(去耦),还可选择限流点。

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阿飞啊
LV.5
3
2022-10-25 14:32

很不错的一篇内容  收藏了!

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2022-10-25 14:52

笔记本一般都是65w电源,这个损耗就很小了

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iszjt
LV.5
5
2022-10-25 16:23

请问InnoSwitch3-CP和InnoSwitch3-EP的电源特性可否通过改变硬件参数的方式来进行配置?

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aebote
LV.1
6
2022-10-25 21:41

电源IC的资料中有EMI的实际数据吗?

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天晴朗
LV.5
7
2022-10-25 23:06

在连续导通模式下,MOSFET就在次级侧向初级侧下达新开关周期请求指令之前关断

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2022-10-27 09:39

辅助绕组的输出端可跟踪变换器的输出电压

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2022-11-13 15:27

MOSFET就在次级侧向初级侧下达新开关周期请求指令之前关断

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天晴朗
LV.5
10
2022-11-13 16:40

在反激式变换器中辅助绕组的输出端可跟踪变换器的输出电压

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方笑尘MK
LV.5
11
2022-11-21 10:15

这篇文章很不错,不仅把线路图发出来了,还把电路板布局的细节问题都标识出来了,点个赞

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fengxbj
LV.8
12
2022-11-21 17:01

电源设计的时候需要注意PCB设计,保证环路面积要小,器件尽可能接近元件。

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fengxbj
LV.8
13
2022-11-21 17:02
@阿飞啊
很不错的一篇内容 收藏了!

多看看PI的论坛和网站,收获很大的。PI的案例也多,使用更方便。

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fengxbj
LV.8
14
2022-11-21 17:03
@天晴朗
在反激式变换器中辅助绕组的输出端可跟踪变换器的输出电压

对于变压器的设计可以用PI的仿真软件进行验证,会给出详细的变压器参数及绕制工艺。

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2022-11-25 11:12

现在的新笔记本电源都有PD功能 不光能充电脑 还能充手机

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2022-11-25 15:52

PI 的InnoSwitch3-EP系列IC指的是集成初级开关、同步整流和FluxLink反馈技术的恒压/恒流准谐振离线反激式开关电源IC,它整体温升如何?做小体积会不会很烫?

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dy-KNLyiTzn
LV.4
17
2022-12-25 19:59

很好的开发资料,学习了,是固定输出还是PD的呢?

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dy-mb2U9pBf
LV.7
18
2022-12-25 21:05

这是完整的笔记本电源方案吗?就是按照文章的设计就能拿来用的?是的话就更完美了。

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2022-12-25 22:03

一般笔记本电脑电源功率也就几十一百瓦左右,这个单芯片就能解决,该有的保护一个不少,散热也方便,确实是很省成本

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liweicheng
LV.7
20
2022-12-25 22:14

各个元器件温升测试数据有没有

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dy-TMelSvc9
LV.7
21
2022-12-25 23:37

怎么样保证输出效率稳定在一个范围

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dy-nmLUWFNr
LV.7
22
2022-12-26 09:00

需要增加多路过压保护来稳定器件工作效率么

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天晴朗
LV.5
23
2022-12-26 10:26

SMD陶瓷电容的电压和温度系数特性非常差,C0G X7R的还可以吧,只是成本高

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听听1234
LV.2
24
2022-12-26 14:16

保险丝F1可隔离电路并提供元件故障保护,共模扼流圈L1和L2与电容C1则提供EMI衰减。

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dy-n66BzSV7
LV.6
25
2022-12-26 15:36

有没有能量输出曲线可以介绍下完整的工作过程

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XHH9062
LV.8
26
2022-12-26 21:53

PCB设计还是挺好的

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svs101
LV.8
27
2023-01-11 14:02

PCB设计布图不错,可以给人直观的分析电路的布局要点,讲解的也挺好。

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trllgh
LV.9
28
2023-01-12 16:46
@svs101
PCB设计布图不错,可以给人直观的分析电路的布局要点,讲解的也挺好。

当MOSFET导通和关断时,PCB布局和系统中产生的离散电感与元器件中的寄生电容会导致一些振铃。

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spowergg
LV.9
29
2023-01-12 20:25
@trllgh
当MOSFET导通和关断时,PCB布局和系统中产生的离散电感与元器件中的寄生电容会导致一些振铃。

如果不能适应振铃造成的影响,轻则可能会使效率降低,重则会导致一些致命的问题。

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trllgh
LV.9
30
2023-01-13 20:48
@天晴朗
SMD陶瓷电容的电压和温度系数特性非常差,C0GX7R的还可以吧,只是成本高

不同材料的陶瓷介质,其温度特性有极大的差异,但是X7R的贴片电容容量都比较小,容量大的还是得用高频低阻抗电解电容。

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k6666
LV.9
31
2023-04-18 16:53
@追魂幡℃
笔记本一般都是65w电源,这个损耗就很小了

比较经典的一款笔记本适配器设计,电路简单,尺寸小巧,重量轻

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