电源管理芯片AP3968/69/70的工作原理及应用

本文简要介绍了BCD的新一代2合1电源管理芯片AP3968/69/70的特点及工作原理，着重列举了基于AP3968/69/70的电源充电器/网络电源适配器以及小家电双输出应用的特点及结果。

AP3968/69/70的特点：

(1)原边控制方式,无须光耦以及副边恒压恒流控制器；(2)内置高压功率三极管，700V以上耐压；(3)内置高压线补偿和输出电源线补偿；(4) DIP-8和SOIC-7封装,满足爬电距离安规；(5)恒压恒流精度高,均满足±5%的充电器和LED应用；(6)低待机功率(<100mW)和高转换效率,轻松满足EPS2.0等国际标准；(7)整体方案元件少,成本低；(8)是小家电、路由器、充电器、LED以及机顶盒的优选方案。

AP3968/69/70的工作原理

图1是AP3968/69/70的内部功能框图, 图2是相应的应用简图。这是一款原边控制模式的的脉冲频率调制(PFM)控制器芯片，启动时首先从与电网连接的外接启动电阻Rst获得初始电流，供电源端VCC，然后从芯片外围的变压器的辅助绕组供给正常工作时的足够能量。UVLO比较器确保了AP68/69/70在一定的开启电压和关断电压区间内可靠运行。AP3968/69/70工作分为恒压和恒流模式两部分， 而且均为变压器电流断续（DCM）运行方式。恒压是通过辅助绕组接收电压反馈信号，电压采样时间固定，通过开关频率调节来稳定输出电压。恒流工作则是固定变压器输出绕组的开通时间与关断时间比来实现。另外，AP3968/69/70增加了噪音抑制电路，这是迄今面市的其他PFM电源管理芯片不能具有的特色。

AP3968/69/70的典型应用:

图3和图4分别是AP3968/69/70的典型单输出和双输出应用线路。具体地，目前市场的几类主要应用见表1。

表1，AP3968/69/70在当前市场的几类主要应用及特点

表1是对AP3968/69/709的典型应用的特色概括。总体而言，2合1以及多种内置保护功能提高了集成度；功率覆盖范围宽（1W~12W）保证了从充电器到适配器的各种应用；高可靠性低总成本的整体方案促使客户更换方案的决心和信心。

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AP3968/69/70的输出及输入特性:

图5~图8是典型应用下的各种数据。

图5是以5V/1A为例子，给出典型的恒压恒流应用的输出电压和电流特性；图6则以9V/0.8A的路由器为例子，给出典型的电源适配器应用的输出电压电流特性。由于内置电网线补偿和输出电源线补偿，使不同输出规格时的恒压精度均容易满足±5%的量产要求。

图7给出待机输入功率数据,分别针对5V/1A的充电器、12V/1A的电源适配器、5V/2A的电源适配器和双输出（5V/0.3A及12V/0.3A）的微波炉应用。很明显，90V~230VAC输入时的待机功率均小于0.1W。

图8给出了系统在115VAC和230VAC条件的转换效率数据,分别针对5V/1A的充电器、12V/1A的电源适配器、5V/2A的电源适配器的平均效率和双输出（5V/0.3A及12V/0.3A）的微波炉应用的满载效率。比国际通用的最新EPS2.0相比,有2%以上的设计余量。

图9是ADSL解调器电源的音频噪音的实际测试数据，给出在同一测试条件下AP3969方案与一款普通PFM模式的集成MOSFET方案的对比。需要说明的是，这里给出的噪音测试标准：-51dB以下多能满足客户的音频噪音测试。在变压器浸漆的条件下，AP3969方案比对手方案的音频噪音低得多。如果用真空浸漆的方法，噪音还会更低，这对于更大输出功率的应用是有帮助的。

图10是AP3970用于5V/1.5A的机顶盒电源的输出动态测试。测试条件是电流从满载的30%突变到80%,测试结果是电压跌落不超过±1%,这完全能满足多数客户指标（±3% ~ ±5%）。

总结

总之，AP3968/69/70方案是BCD推出的第三代原边控制的“2合1”电源管理芯片，其应用方案在家电、网络、充电器及LED应用领域都具有性价比优势。

作者：吕述庄

BCD半导体有限公司