家用空调、空气净化器大量采用 EC(Electronically Commutated)直流风机,要求:
• 输入覆盖 20 Vdc – 55 Vdc(常见 24 V/36 V/48 V 母线)
• 输出 12 V / 700 mA 为风机内部 MCU、霍尔、功率级供电
• 待机空载 < 50 mW,整机效率 > 85 %,EMI 余量 > 6 dB
传统做法是反激或 Buck-Boost,元件多、成本高。必易微 KP3211BSGA 把 PWM 控制器 + 高压 MOSFET 集成到 SOP-8,官方标称“12 V 700 mA 非隔离,最高 30 V 可调”,正好一次到位。
• 集成 650 V/1.2 Ω MOSFET,峰值电流 1.2 A
• 多模式控制:PFM→PWM→Burst,轻载降频无噪声
• 默认 12 V(FB 悬空),外分压可调 5 V – 30 V
• 软启动 + 逐周期限流 + OVP/OLP/OTP 全套保护
• SOP-8 封装,底部散热焊盘直接连 GND,方便单面铝基板
FB 由 R1/R2 分压到 2.5 V 基准;R1=100 k,R2=9.1 k 时 Vout = 12 V
RCS(0.33 Ω/1 W)做电流采样,退磁电阻 Rd 47 k 并 100 pF 抑制尖峰
VDD 供电直接取自 DRAIN,无需辅助绕组,真正“两绕电感”即可
元件 | 参数 | 说明 |
---|---|---|
L1 | 10 µH ±20 % | 铁硅铝磁环 10 mm,DCR < 60 mΩ |
D1 | SS34 40 V/3 A | 反向恢复 < 10 ns,降低尖峰 |
Cout | 100 µF 25 V | 低 ESR 固态电容,纹波 < 50 mVpp |
RCS | 0.33 Ω | 峰值电流 1 A,余量 20 % |
R1/R2 | 100 k/9.1 k | 12 V 输出,如需 24 V 改 100 k/4.3 k |
输入范围:Vin_min = 20 V,Vin_max = 55 V
目标输出:Vout = 12 V,Iout = 0.7 A,Pout ≈ 8.4 W
占空比估算:D = Vout / Vin_min = 12 / 20 ≈ 0.6
电感电流纹波 ΔIL = 0.3×Iout = 0.21 A
L = (Vin_min – Vout) × D / (ΔIL × fsw) ≈ 4.8 µH → 取 10 µH 留余量
峰值电流:Ipk = Iout + ΔIL/2 = 0.7 + 0.105 ≈ 0.805 A < 1.2 A(芯片允许)
• 24 V 输入:效率 88 %(8.4 W/9.5 W),纹波 38 mVpp,噪声 < 20 mVrm
• 48 V 输入:效率 86 %,芯片温升 35 K(铝基板 25 °C 环境)
• 空载 55 V 输入:功耗 42 mW,Burst 模式频率 1.2 kHz,无啸叫
• 输出短路:进入打隔模式,重启周期 500 ms,芯片表面温度 < 70 °C
• 传导:CISPR-22 Class B,150 kHz 余量 8 dB(π 滤波 + 屏蔽电感)
• 辐射:30 MHz – 300 MHz 余量 6 dB,无需额外屏蔽罩
• 浪涌:±1 kV 组合波,压敏 14D471 + TVS SMCJ58A 通过
• 寿命:105 °C 电解 2000 h → 55 °C 环境温度下寿命 ≈ 6 万小时
SW 节点铜皮最小化,紧贴 MOSFET 源极,减少辐射环路。
FB 走线远离电感/开关节点,采样点放在输出电容正端。
芯片底部散热焊盘打 9 个 0.3 mm 过孔直连铝基板,温升再降 5 K。
Q:输出能否调到 30 V?
A:官方规格允许,但需提高 Cout 耐压至 35 V,电感感量增加到 22 µH,RCS 改为 0.68 Ω,D1 换为 SS54,验证 OVP 点 < 32 V。
Q:风机启动瞬间 2 A 冲击会触发保护吗?
A:KP3211BSGA 峰值电流 1.2 A,持续 500 ms 过载即可触发 OLP;建议在输出端加 470 µF 大电解,限制 di/dt。
Q:能否用 DIP-8 封装?
A:同系列 KP3211BDP 为 DIP-8,引脚相同,适合双面板波峰焊,但散热性能下降,需降额 20 % 使用。
KP3211BSGA 用一颗芯片就解决了 20 V – 55 V 输入、12 V/700 mA 输出、待机 < 50 mW 的全部需求,把 EC 风机电源 BOM 成本打到 1 美元区间,是“极简+宽压+低噪声”的终极答案。