基于PWM控制器芯片的AC/DC电源设计

目前，在100W以下电源方案中，一般都使用脉冲宽度调制（PWM）控制芯片来实现PWM的调制，开关控制模式相对直流工作模式有很高的工作效率，使用反激离线工作模式，提高了系统工作的安全性，非常适合应用在便携式充电设备及电源适配器，比如，手机充电器，电源适配器等，因此，AC/DC PWM开关电源芯片在市场上的需求量非常大。不过传统的AC/DC电源方案都是使用变压器次级线圈反馈模式（SSR）,变压器次级反馈工作模式都需要低压端的恒压－恒流控制芯片协助完成电压的转换和实现恒流，此类应用方案增加了系统应用复杂程度，同时还增加系统方案的设计成本，本文要介绍的AC/DC电源控制芯片是思旺电子的SE3910，这是一款变压器原边线圈反馈模式（PSR）的PWM控制芯片。

SE3910技术特点

SE3910是一款绿色模式PWM控制器芯片,适用于小功率AC/DC充电器,适配器及LED驱动方案；该芯片为SOP－8封装，PWM模式工作时开关频率固定在40KHz,其内部集成了恒压恒流控制模块，应用方案使用PSR模式，省略了传统方案中的光耦合器、恒压/恒流控制芯片及其周围电路，大大简化了芯片的应用成本，降低了系统应用的复杂度。

芯片设计时特别考虑了EMI，对开关频率模块特别设计有频率抖动功能，每3.2ms的周期内按所设计的顺序出现8种不同的开关频率，将电磁干扰频谱转移到一个相对较宽的频率带宽，从而达到优化系统EMI的目的。

同时SE3910的工作状态使用多模式调节功能，在空载或轻负载时，芯片会自动进入PFM工作模式，保证电源系统输入能量和输出能量精确守恒，防止了轻载或空载时能量过大，当负载升高到芯片所设置的重载设计值时，芯片会控制系统自动进入PWM工作模式，大幅度的优化了系统的工作效率，使系统效率能够达到80%以上，也减小了空载和轻载工作状态下的输出纹波。

芯片设计有软启动功能，很好的抑制了系统上电时的大电流，保护了电路板的损坏，减小了系统启动时的大电流对系统功耗的影响；芯片还具有电源欠压保护功能，LEB功能、过温度保护功能等，最大程度的提高了芯片工作时的可靠性和安全性；芯片适合应用在5W及5W以下的电源方案中。

典型应用方案

SE3910能广泛应用在各种低功率AC/DC开关电源方案中，比如手机充电器，电源适配器等，除此之外，由于芯片集成有恒流功能，所以也可广泛应用在小功率LED驱动方案中。

图1是SE3910基本的应用电路，其中由变压器/输出级/R3/R4/SE3910等组成负反馈通路，通过调整GATE端的开关信号占空比来控制变压器的转换能量，使系统稳定在设置的工作状态。交流电压先经过一个桥式整流电路将交流转换成高压直流信号，R1和C2组成系统启动电路，VIN是SE3910的启动PIN，COMV PIN上的R5、C6和C7组成系统补偿电路，确保系统具有稳定的频率响应，FB是输出电压检测PIN，通过设置R3/R4就可以调整变压器副边上的电压，根据变压器电压比与匝数比成正比的原理，来实现对直流输出电压的调整；GATE是PWM输出PIN，它用来控制功率管13003来实现控制变压器原边的峰值电流，来达到对变压器转换能量的控制，CS PIN用来检测变压器峰值电流，当系统工作在恒流模式时，CS PIN上的电压会被固定在设置的最大值，也就确定了变压器原边最大峰值电流，从而实现输出也恒流，通过调整R6电阻就可以灵活调整输出恒流值。

　　图2是目前比较流行的SE3910应用方案实例，一个是充电器方案，另一个是LED驱动方案。系统设计时的关键点在于输出恒压和恒流值设计。

输出恒压值的设计：

系统的恒压实现原理是通过SE3910内的运算放大器将由变压器负反馈的的输出电压信号在芯片FB PIN上的采样值稳定在芯片所设置的ref的恒定值，ref 是芯片内部一个带隙基准源模块所输出的恒定电压为1.5V，从而达到稳定输出电压的目的。

　　其中

分别是变压器副边和次边的匝数，

分别是二极管D6和D7的导通电压，在粗略设计时可忽略二极管的电压差，所以上式可简化为：

　　输出恒流值设计：

系统的恒流设计原理是通过设置Primary Side的峰值电流为恒定值，芯片的CS pin在恒流工作模式时，会被固定在最大值0.8V，0.8V除以R6的值就能将变压器的原边最大峰值电流设置在要求值，变压器两边之间的电流比等于匝数的反比，再乘以反激时的占空比就能得到一个恒定的输出电流。

　　上式中的

是变压器原边最大峰值电流，

是芯片设置的0.8V。

在选择上述参数时需要电阻

和变压器的匝数比的精度要高，这些参数直接影响输出恒压和恒流的精度，其它器件基本上比较通用，只需要按照厂家提供的参数就可以。

系统特点：

采用变压器原变反馈模式（PSR），省略了传统方案中外围的