基于AP3768的高效率超低待机功耗的手机充电器解决方案

近年来，节能环保理念的深入人心，对半导体IC设计和应用也提出了更高的要求。2008年11月，五大手机制造商诺基亚、三星、索尼爱立信、摩托罗拉和LG电子联合发布了手机充电器的五星级标准。新的分级制度将以零到五颗星的标志图案来区分待机能耗。例如，待机功耗小于或等于30mW的手机充电器属于最高星级，在其标签上印有五颗星。相反，如果待机功耗≤500mW，则充电器标签上将无任何星级标记。为适应手机充电器的技术革新和发展，新进半导体制造有限公司(简称BCD半导体)于近期推出一种新的电源控制芯片AP3768，并基于AP3768开发出全面满足能源之星外部电源2.0标准和五星级标准的充电器方案。

电源控制芯片AP3768采用了BCD半导体成熟的原边电源控制技术(PSR)，无需光耦和副边控制电路，实现高精度的输出恒压(CV)恒流(CC)控制。AP3768内置可调的输出电缆线压降补偿、温度补偿和元器件容差补偿技术，保证了量产情况下±5%的输出电压调整率。空载时，通过降低工作频率减少待机功耗，实现了230V线电压条件下30mW以下的待机功耗;采用随机频率调制技术降低系统EMI，系统无需Y电容。

图2示出基于AP3768的5V/700mA应用原理图和样机演示图。图2a中的R3、R4和C4组成启动电路，为AP3768启动提供启动电流，R5、R6、R7与电流取样电阻R2组成一个电阻分压补偿网络，实现线电压补偿，保证了输出恒定电流(CC)精度。变压器的辅助绕组通过R16和R15分压为AP3768提供反馈信号，实现输出电压控制。同时，还通过D3的整流为AP3768 提供正常工作时的工作电压。R9为输出电缆补偿电阻，改变R9的阻值可以调整输出电压补偿值，满足不同线径、长度电缆线末端的电压调整率。

以下为该方案的测试结果，测试时在系统板输出端接有长度为1.8m、 AWG26的输出线。

　　待机功耗

手机充电器五星级标准为了达到节能的要求，对待机功耗有严格的规定，要求在输入为230VAC时，系统得到待机功耗要小于30mW。

从表1中可以看出，本方案在230V输入时，空载的损耗只有24.6mW，满足了五星级要求，并且有了足够的裕量。

　　输出电压、电流曲线

系统的输出电压、电流的测试端在26AWG输出线末端。由于AP3768有可调的输出线缆压降补偿和温度补偿，因此，在不同的环境温度(-5℃至45℃)，不同的输入电压下，系统都能获得良好的输出电压、电流特性。

AP3768系统在-5℃至45℃的环境温度，交流85V至265V的输入电压下，输出电压调整率可以做到±1.25%，输出电流调整率为40mA，为批量生产留了足够的裕量。系统恒流输出时的电压范围为1V-5V，可以在很大范围内实现恒流输出。在系统输出短路的情况下，控制芯片进入打嗝(hiccup)模式,降低了系统功率，保证了系统的安全。

　　系统的效率

2008年10月能源之星发布了最新的2.0版外部电源能效标准，新的能源之星2.0 规范与任何规范或标准相比，提出了更严格的带载效率要求。该规范规定，输出3.5W(5V/700mA)的电源，平均效率必须达到65.5%。

AP3768的工作电流只有300mA，而且在轻载时，采用了线性降低工作频率的方式，降低了轻载时的开关损耗，因此，AP3768的系统很容易满足能源之星2.0的效率标准。图4 为AP3768 系统输出线端的效率测试结果。在AC 115V输入时，系统的平均效率为73.0%，在AC 230V输入时，系统的平均效率为71.5%，超出了能源之星外部电源2.0的能效标准6%。

　　输出纹波

系统在最差情况(交流265V输入，700mA输出)时，系统输出电压的纹波仍小于100mV，仅为87mV(见图5)。

　　EMI测试结果

AP3768中采用了随机频率调制技术，并且系统的变压器采用了特有的线圈屏蔽绕法，省去了通常采用的铜皮屏蔽，获得了良好的效果，也降低了变压器成本。测试结果见图6~7。

基于AP3768的手机充电器方案具有卓越的输出电压和输出电流调整率，待机功耗满足五星级要求并有足够的量产裕量，平均效率超出了能源之星外部电源2.0要求6%，输出纹波小。同时，该方案有良好的EMI结果，低于EN55022标准超过6dB，总体成本低，具有很高的性价比和极强的市场竞争力。