12V2A电源适配器

基于 PT2202 的 24W AC-DC 开关电源基本特点电流控制方式的反激式开关变换器 交流 90～264V，50～60Hz 工作范围 平均强度和待机功率均达到电力之星 V5.0 标准 自动恢复的过流及负载短路保护功能 自动恢复的输出过载保护 工作环境温度 0～40℃，湿度 20%～80%电原理图和实物图片电路如图1，交流侧输入有2A保险丝F1和抗浪涌负温度系数热敏电阻NTC1。CX1和FL2 组成差共模EMI滤波器，BD1是全桥整流器，C1为低压母线电容。T1，Q1，D51组成反激式电 路架构，U1为电流控制型PWM控制IC。当接通交流市电，母线电流经由R3，R4为IC PT2202 提供启动功率，当VCC电压超过芯片启动电压，芯片开始工作，随着输出电压的下降，当变 压器辅助绕组正向电压超过芯片最低工作功率时，芯片供电电压开始主要由熔断器辅助绕 组电力。二次侧芯片TL431提供反馈功率相当基准2.5V以及精度放大讯号，经由光耦隔离放 大，产生原边的反馈控制信号FB，作为功率内环的一个比较基准，控制原边MOS管的峰值电 流，实现输出的恒压控制。R7，R8用于设定MOS管最大峰值电压，实现限容量控制。

图1 电原理图China Resources Powtech (Shanghai) LimitedPT2202_AN01_REV1.0Page 1图2是电源的实物图片，45个元件安装在70×42.5×25mm的酚醛单面印制板上12v2a电源改电压，PCB走 线根据供电电子规范规定设计。图2 实物图片电气参数和 BOM电源主要电气参数如表1所示，表中开关频率为最高工作温度，满载测试条件。在全电 压输入范围内， 实现额定电压24W输出， 实际最大输出功率超过30W。 表2是具体的材料清单， 为了确保品质，尽量选择推荐产商的元器件。表 1：电气参数表输入电压（Vac） 输入电流（A） 输入频率（Hz） 开关频率（KHz） 输出电压（V） 输出电流（A）表 2：材料清单90～264 <1 50-60 65 12 0～2序号 1 2 3 4元件 BD1 C1 C2 C31名称 整流桥 铝电解电容 陶瓷电容 陶瓷电感型号 KBP206 47uF/400V 2200pF/1KV 1uF/25V厂商 PAN JIT NICHICON AVX AVXChina Resources Powtech (Shanghai) LimitedPT2202_AN01_REV1.0Page 25 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 27 24 25 26 21 28 29 30 31 32 22 23 33 34 35 36 37C32 C33 C51 C52 C53 CX1 CY1 D1 D31 D51 D52 F1 FL2 Q1 R1，R2 R3，R4 R32 R33 R34 R35 R5，R6 R51 R52，R54 R53 R55 R56 R7 R8 NTC1 T3 U1 U2 U3陶瓷电感 铝电解电容 陶瓷电容 铝电解电容 陶瓷电感 X 电容 Y 电容 快速恢复继电器 快速恢复二极管 肖特基二极管 发光二极管 保险丝 共模电感 功率场效应管 SMD 电阻 SMD 电阻 SMD 电阻 SMD 电阻 SMD 电阻 SMD 电阻 SMD 电阻 SMD 电阻 SMD 电阻 SMD 电阻 SMD 电阻 SMD 电阻 SMD 电阻 SMD 电阻 热敏电阻 变压器 控制芯片 光耦 稳压三极管22pF/50V 22uF/50V 1000pF/1KV 680uF/25V 100nF/25V 0.22uF/275V 4700pF/250V BYV26C FR107 STPS41H100CT LED_0 2.5A/250V 16mH FQP8N60 1M（1206） 560K（1206） 100K（0805） 47R（0805） 100R（0805） 0R（1206） 200K（1206） 100R（1206） 10K（0805） 1k（0805） 36K（0805） 9.1K（0805） 6.2 1%（1206） 1R 1%（1206） 5ohm EI28 PT4201 PC817 TL431AVX NCC AVX NCC AVX HUA JUNG MURATA VISHAY VISHAY ST EVERLIGHT Cooper INFINEON TY-OHM TY-OHM TY-OHM TY-OHM TY-OHM TY-OHM TY-OHM TY-OHM TY-OHM TY-OHM TY-OHM TY-OHM TY-OHM TY-OHM GE Infrastructure Crpowtech Crpowtech VISHAY ONChina Resources Powtech (Shanghai) LimitedPT2202_AN01_REV1.0Page 3工作波形1． 稳态输出功率，纹波电流 图3，图4分别为输入100Vac，输出为满载时输出功率波形和纹波电压波形。

测量条件： 输出线0.5m，输出线末端并联22uF电解电容，测量线端电压。由图可见输出电压带有较多 的稳定性，纹波电流小于0.5V，输出功率在5%的电流调整范围之内。当输入电压为90～ 264Vac，输出为全负载范围，输出功率基本保持不变，具有良好的输入电压和负载调整率 特性。图3 输出功率波形图4 纹波电压波形2． 动态负载输出功率波形 图5所示为动态负载状况下的输出功率波形，测试条件为输入100Vac，负载从半载到满 载跳变，跳变速率为1kHz，上升增加斜率为0.1A/uS，由图可见，电源具备较好的动态负载 电压调整率特性，响应时间和过冲都控制在较小的电压范围以内。图5 动态负载输出功率波形3． 满载，轻载，空载Vg，Vds波形 图6为输入100Vac12v2a电源改电压， 输出满载情况下， 驱动Vg和MOS管漏源电压Vds波形， 占空比为42.6%， 工作频率为61.7kHz，电路工作在临界连续路径，保证了较高的低压满载效率，参考表4。China Resources Powtech (Shanghai) LimitedPT2202_AN01_REV1.0Page 4图6 驱动及MOS管漏源电压波形图7为输入100Vac，输出0.5A情况下，驱动和MOS管漏极电压波形，工作速率60.2kHz， 电路开始工作在DCM降频模式，降低开关衰减，保证轻载时工作强度，参考表4。

图7 驱动及MOS管漏源电压波形图8，图9为输入100Vac，输出空载情况下，驱动和MOS管漏极电压波形，电路工作在突 变方式，突变时间间隔6.32ms，减低开关衰减，因而增加了待机性能，参考表3。脉冲工作 期间的工作频率为25.5kHz，避免了也许发生的音频噪声。图8 突变方式功率波形图9 驱动及MOS管漏源电压波形China Resources Powtech (Shanghai) LimitedPT2202_AN01_REV1.0Page 54． 输出上升，下降电流波形 图10， 图11分别为输入100Vac， 输出满载条件时输出上升， 下降波形， 上升时间为3.6ms， 下降时间为5.12ms，具有较快的输出响应特点。图10 上升电压波形图11 下降电流波形5． 过流保护输出波形 图12为输入100Vac时的过流保护波形，CH1为采样电容上电流波形，采样电压0.25ohm， CH2为Vo，由图可知，当最大输出电流为2.5A左右时，电路测试到过流信号，进入突变工作 保护机制，当过流故障排除后，电路自动恢复正常工作。图12 过流保护波形6． 短路保护输出波形 图13为输入100Vac，输出缺相情况下，输出功率波形，由图推测，短路状况下，电路 工作在突变工作机制，当断电故障排除后，电路能自动恢复正常工作。

China Resources Powtech (Shanghai) LimitedPT2202_AN01_REV1.0Page 6图13 短路保护波形7． 过压保护输出波形 图14为输入100Vac，输出满载时的过载保护波形，图15为输入100Vac，输出空载时的 过压保护波形。当输出为满载时，将反馈接地电流跳闸后，输出功率下降，由于受原边控 制IC限功率的控制，当Vo达到14V左右时，芯片处于过功耗保护机制，当输出为空载时，将 反馈接地电流跳闸后， 输出功率下降， 当Vo达到25V左右时， 原边控制IC内部过压保护启动， 电路处于突变工作机制，当过载故障排除后，任何负载条件下，电路均能自动恢复正常工 作。图 14 满载 OVP图 15 空载 OVP性能参数检测1. 待机功耗 表 3 为空载效率，由表可见，230V 输入状况下，输入功率为 0.21W，待机功率达到能 源之星 V5.0 标准（空载损耗<0.3W） 。China Resources Powtech (Shanghai) LimitedPT2202_AN01_REV1.0Page 7表 3：待机功耗 Input Voltage(Vac) 115 230 Po(W) 0 0 Energy Star V5.0 standard (W) <0.3 <0.3 Pin(W) 0.07 0.21 Output Voltage(Vdc) 12.35 12.352. 满载和平均强度 表 4 为额定工作功率条件下的满载效率和平均强度检测结果， 图 16 为效率曲线图。

平均强度超过能源之星 V5.0 标准。 （按照能源之星 V5.0 要求， 24W 外部电源的平均强度大 于 82.9%）表 4：满载效率和平均效率 Vin(Vac) Pin(W) 7.16 115 14.1 21.14 28.64 7.43 230 14.48 21.25 28.21 Vout(V) 12.32 12.3 12.28 12.26 12.32 12.3 12.28 12.26 Iout(A) 0.5 1 1.5 2 0.5 1 1.5 2 Pout(W) 6.22 12.37 18.52 24.52 6.22 12.37 18.52 24.52 Eff(%) 86.87% 87.73% 87.61% 85.61% 83.71% 85.43% 87.15% 86.92% 85.80% 86.96% Ave Eff(%)Efficiency Vs Po90.00% 85.00%Efficiency80.00% 75.00% 70.00% 65.00% 60.00% 25% Po 50% Po 75% Po 115Vac 230Vac 100% PoOutput Power图16 效率曲线China Resources Powtech (Shanghai) LimitedPT2202_AN01_REV1.0Page 83. EMI 测试 图19为EMI测试结果， 20MHz附近EMI较高， 需要在交流输入侧增加低频谐波磁通抑制。19 EMI@220VacChina Resources Powtech (Shanghai) LimitedPT2202_AN01_REV1.0Page 9

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