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 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 |
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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。
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
元件 | 计算依据 | 推荐值/型号 |
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变压器 | 反激 QR 公式,fsw_min = 27 kHz,ΔB = 0.22 T | PQ2020,Np:Ns:Na = 22:3:6 |
Rcs | IOCC = 1.5 A,VREFCCP = 0.17 V,Np/Ns = 7.3 | 0.33 Ω/0.5 W |
ZCD 分压 | VZCDOVP = 3.3 V,Vo_ovp = 22 V | 上 100 kΩ,下 15 kΩ |
NTC-OTP | 110 °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 µA | 4.7 µF/50 V 低 ESR |
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
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。
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。
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 %。
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。