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LP8841SA高频QR反激恒压恒流控制器内部框架及典型应用图
类别:产品新闻 发布时间:2025-08-05 11:12:22 浏览人数:18442

在当今电子设备日益追求高效、小型化的浪潮中,电源管理芯片扮演着至关重要的角色。而 LP8841SA 高频 QR 反激恒压恒流控制器,正是这一领域的杰出代表。它以其卓越的性能、紧凑的封装以及强大的功能集成,为工程师们提供了一种高效、可靠的电源解决方案。


LP8841SA 内部框架深度拆解


LP8841SA 并非传统意义上的“PWM 芯片”,而是一颗将模拟、数字、功率驱动以及多重保护融为一体的 “小系统”。其内部可划分为五大功能集群,如同人体器官般协同工作:


功能集群作用类比关键电路
电源与启动单元心脏Vst/UVLO、启动电流源、VCC 钳位
时钟与抖频引擎节拍器0.25 ms 周期抖频、±7 % 频偏、QR/DCM 自适应
反馈与恒流环路神经中枢FB→CS 增益 4×、CC_COMP、MPCM 调制器
驱动级肌肉11 V/1 nF 驱动、200 ns 上升沿、34 ns 下降沿
保护网络免疫系统ZCD-OVP/UVP、CS-OTP、Brown-in/out、TSHDN


核心创新点:

    MPCM(最小峰值电流调制):当 FB 电压 < 0.8 V 并持续 1 ms 时,芯片自动抬高 CS 参考 200 mV,同时延展死区至 35 µs,实现“降频不降功率”的平滑过渡。


    谷底智能锁定:软启动阶段若检测不到谷底,等待 85 µs;启动完成后仅等待 12 µs,兼顾启动速度与轻载效率。



典型应用:18 W USB-PD 适配器全链路设计


1. 规格定义


    输入:90 – 264 VAC
    输出:5 V/3 A、9 V/2 A、15 V/1.2 A(自动恒功率)
    效率:> 89 % @ 230 VAC,满载
    待机:< 50 mW @ 230 VAC

2. 关键元件选型与计算


元件计算依据推荐值/型号
变压器反激 QR 公式,fsw_min = 27 kHz,ΔB = 0.22 TPQ2020,Np:Ns:Na = 22:3:6
RcsIOCC = 1.5 A,VREFCCP = 0.17 V,Np/Ns = 7.30.33 Ω/0.5 W
ZCD 分压VZCDOVP = 3.3 V,Vo_ovp = 22 V上 100 kΩ,下 15 kΩ
NTC-OTP110 °C 触发,NTC 47 kΩ @ 25 °C与 CS 脚串联 10 kΩ 精密电阻
VCC 电容启动时间 < 1 s,Ist = 5 µA4.7 µF/50 V 低 ESR


3. 原理图


AC → 整流桥 → π 型 EMI 滤波 → 高压母线  
         ↓  
启动电阻 1 MΩ → VCC (LP8841SA 脚位 5)  
         ↓  
DRV (脚位 6) → 驱动变压器主 MOS (600 V/2 A)  
         ↓  
CS (脚位 3) → Rcs 0.33 Ω → 地  
         ↓  
ZCD (脚位 2) → 辅助绕组 → 分压网络 → 输出 OVP/OTP/BNO  
         ↓  
FB (脚位 1) → 光耦 PC817 → TL431 基准 → 次级 CV/CC 环路



4. 调试要点


    QR 谷底锁定:用示波器观察 MOS Vds 波形,确保在第二个谷底导通;若谷底跳跃,可调 ZCD 分压或降低漏感。

    MPCM 进入点:轻载时 FB 电压应平滑跌落至 0.8 V 以下;若抖动,可在 FB 与 GND 间并 1 nF 电容做斜率补偿。

    OTP 验证:热风枪 110 °C 对准 PCB 背面,观察输出电流是否降至额定 60 %,并记录触发与恢复温差 15 °C 的迟滞窗口。

EMC 与热设计:让“小身材”也有“大能量”


    抖频实测:传导 EMI 在 150 kHz – 30 MHz 范围内,QP 值降低 3 – 5 dBμV;频谱呈“梳子”状分布,避免单点超标。

    热路径:芯片 θJA = 240 °C/W,SOT23-6L 封装,底部 GND 焊盘需通过 4 个过孔直达底层铜皮,确保 < 85 °C @ 45 °C 环温。

    浪涌与雷击:在 VCC 脚并联 TVS SMAJ100A,可承受 ±2 kV 组合波;ZCD 脚对地加 1 kV 电容,防止辅助绕组尖峰触发 OVP。

Q&A:工程师最关心的 5 个问题


    为何启动电流仅 5 µA?
    芯片采用高压耗尽型启动 FET,启动后自动断开,损耗 < 30 mW。

    能否做 45 W 以上功率?
    不建议。DRV 最大 30 V,驱动能力 1 nF/200 ns,适合 < 30 W;如需更大功率,可升级 LP8843(SO-8 封装,DRV 2 A)。

    ZCD 脚悬空会怎样?
    立即触发 UVP,芯片打嗝;必须保证 Brown-in 电流 > 150 µA。



    如何关闭抖频?
    抖频为硬件固定,无法关闭;如需固定频率,可选 LP8841S(无抖频版本,开发中)。

    次级同步整流能否直接对接?
    可以。DRV 死区时间 34 ns,适配 100 V/5 mΩ SR MOS,效率再提 2 – 3 %。

结语:小芯片,大系统


LP8841SA 以 6-pin 极小封装,将 QR 反激的“高效率”、恒流环的“高精度”与多重保护的“高可靠”凝练成一颗“单芯片电源站”。从 5 W 手机充电器到 30 W 超薄笔电适配器,它让工程师在“尺寸、成本、性能”三角中找到了新的平衡点。
当下一款“口红”型 PD 适配器诞生时,别忘了,那颗藏于角落的 LP8841SA,正像心脏一样,静悄悄地跳动。

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