EVALTSM1052：基于TSM1052的超小型電池充電器設(shè)計(jì)解析

在電子設(shè)備飛速發(fā)展的今天，小型化、高效化的電池充電器需求日益增長(zhǎng)。今天我們就來(lái)深入探討一款低功耗適配器——EVALTSM1052，它采用了新型的恒壓恒流（CVCC）控制器TSM1052，為旅行電池充電器應(yīng)用提供了出色的解決方案。

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一、適配器特性

1. 主要特性

• 輸入：輸入電壓范圍為90 ~ 264 Vrms，頻率范圍是45 ~ 66 Hz，能夠適應(yīng)不同地區(qū)的電源環(huán)境。
• 輸出：輸出電壓為5.1Vdc ± 2%，最大輸出電流為600 mA，還具備電纜壓降補(bǔ)償功能（0.33 mV/mA），可以有效減少電纜傳輸過(guò)程中的電壓損失。
• 空載：空載功耗低于0.3 W，符合節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。
• 短路保護(hù)：具備短路保護(hù)功能，通過(guò)標(biāo)稱電流調(diào)節(jié)來(lái)保障電路安全。
• PCB類型與尺寸：采用CEM - 1單面板，厚度為35 μm，尺寸為48 x 18 mm，體積小巧。
• 安全與EMI：符合EN60065安全標(biāo)準(zhǔn)和EN55022 - class B電磁干擾標(biāo)準(zhǔn)。

2. 電路描述

• 初級(jí)側(cè)：使用了VIPer12A - E芯片，它集成了電流模式PWM控制器和功率MOSFET，采用小尺寸的SO - 8封裝。轉(zhuǎn)換器根據(jù)輸入電壓和輸出負(fù)載在連續(xù)和不連續(xù)傳導(dǎo)模式下工作，開(kāi)關(guān)頻率內(nèi)部固定為60 KHz。輸入部分包括用于限制浪涌電流的電阻、二極管橋、兩個(gè)電解大容量電容器和一個(gè)電感器，作為前端AC - DC轉(zhuǎn)換器和EMC濾波器。變壓器采用層式結(jié)構(gòu)，使用標(biāo)準(zhǔn)EF12.6鐵氧體磁芯，設(shè)計(jì)反射電壓約為90 V，其獨(dú)特的繞組技術(shù)消除了初級(jí)和次級(jí)之間通常需要的Y1安全電容器。還使用了RCD鉗位網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行漏感去磁，VIPer12A - E的電源通過(guò)變壓器的自供電繞組以正向配置獲得，即使在短路條件下也能正常供電。
• 次級(jí)側(cè)：采用TSM1052恒壓恒流（CVCC）控制器，同樣以正向配置供電。電壓從次級(jí)繞組的一半（引腳8和6之間）獲取，通過(guò)二極管D5整流后加到輸出電壓上。在所有工作條件下，TSM1052和光電二極管IC1B的電源電壓等于輸出電壓加上半次級(jí)的正向整流電壓，即使輸出短路也能保證正確供電。輸出端會(huì)出現(xiàn)兩倍線頻率的小紋波，可通過(guò)將C9替換為至少47 μF的電解電容器或直接將TSM1052和IC1B連接到輸出電壓來(lái)消除。此外，添加了電阻R7進(jìn)行電纜壓降補(bǔ)償，其阻值約為0.3 Ω。

二、電氣行為

1. 正常工作波形

在115 Vrms和230 Vrms輸入電壓下，轉(zhuǎn)換器均在不連續(xù)傳導(dǎo)模式（DCM）下工作。由于采用正向供電，(V{DD})電壓與輸入電壓成正比，230 (V{ac})時(shí)的(V{DD})電壓幾乎是115 (V{ac})時(shí)的兩倍。

2. 極端條件

• 空載：電路在空載時(shí)以突發(fā)模式工作，在整個(gè)輸入電壓范圍內(nèi)輸入功率小于300 mW。
• 短路：輸出短路時(shí)，VIPer12A - E和TSM1052的供電電壓會(huì)出現(xiàn)最小值。

三、電氣性能

1. 效率

2. 輸出特性

輸出特性在115 (V{ac})和230 (V{ac})輸入下非常接近。在恒流區(qū)域，輸出電壓可以降至零。電纜壓降補(bǔ)償功能使得輸出電壓在負(fù)載變化時(shí)幾乎保持恒定，沒(méi)有該功能時(shí)，最大負(fù)載下輸出電壓會(huì)下降約3.1%。

3. 保持時(shí)間

在電源關(guān)閉階段，輸出電壓平穩(wěn)過(guò)渡，沒(méi)有重啟嘗試或毛刺。在115 (V_{ac})的最壞情況下，保持時(shí)間約為17.1 ms。

四、傳導(dǎo)噪聲測(cè)量

在115 (V{ac})和230 (V{ac})兩種標(biāo)稱電壓下進(jìn)行的傳導(dǎo)噪聲測(cè)量，采用峰值檢測(cè)并考慮最壞相位，測(cè)量結(jié)果與EN55022 CLASS B規(guī)格規(guī)定的限值有良好的裕量。

五、熱測(cè)量

六、物料清單（BOM）

該評(píng)估板的物料清單詳細(xì)列出了各個(gè)組件的型號(hào)、尺寸和制造商，為工程師進(jìn)行設(shè)計(jì)和采購(gòu)提供了參考。

七、PCB布局

文檔中給出了THT組件在頂層的放置和SMT組件在底層的放置以及銅軌布局圖，合理的布局有助于提高電路的性能和穩(wěn)定性。

綜上所述，EVALTSM1052適配器憑借其小巧的尺寸、高效的性能和良好的電氣特性，為旅行電池充電器應(yīng)用提供了一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。各位工程師在實(shí)際設(shè)計(jì)中，是否也遇到過(guò)類似的電路設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)呢？如何進(jìn)一步優(yōu)化這種充電器的性能，值得我們深入思考。