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小耳朵电源

保护USB电源电路的方案

2019-12-04

从苹果手机的USB电源适配等为代表的小型化适配器越来越受人亲睐,愈来愈多的电路元器件的SMD小型化封装让以往常见的电源充电器能够做到更为的膀大腰圆,集美妙与便携于一体。 本文从内部电路紧要的安规器件——保险丝的应用角度,说明小耳朵电源推出的创新型SMD 250VAC FUSE——MF2410系列 顺应潮水,若何布局在这类小尺寸AC/DC电源适配器 上的交流应用,并若何做到我们提倡的“该断时及时断,不应断是不克不及断,每每包管平安!”的要求。

作为一款UMF通用模块型保险丝,必须让工程师在设计初思量满足下述要求。

一、结构上最 大限度满足小尺寸电源适配器对器件的小体积申请

以USB power Adapter为例,在这个层面上,结构制约了内部元件的体积,比喻硬币大小的PCB面积也让SMD元件成为了工程师的首 选。

PCB大小 外观

图1 小我设计的PCB面积均如硬币大小,可以让表面做到迷你型。

作为安规元件的保险丝,MF2410通用模块保险丝满足了上面的小体积与SMD功底的需求。相对于于古板保险丝的尺寸,MF的体积小上风十熟习显。

我们来看看市情上常用的几种保险丝尺寸大小比例:

 

表1

二、适当回流焊与波峰焊的SMT唱工

从生产唱工上讲,AEM 的MF保险丝资料与结构独具赋性,这类SMT生产工艺不仅省掉了得多野生与辅材资源,根据我们对采纳SMD fuse的客户缘由调查,插件的引脚弯折加工招致fuse本体不佳也是此中一种缘故原由。

其次,因为电源电路插件的元件必不行少,因此生产工场有采取波峰焊焊接的方法,保险丝需要蒙受波峰焊锡高温,与业界其他SMD陶瓷保险丝相比,AEM 的UMF通用模块式保险丝以环氧树脂为基体,电镀通孔的连接法子使熔丝与端头构成靠得住的电毗连和机械毗连,不存在端头焊接受热脱帽气象,耐高温的身手突出。

数据焊接做工

图3 满足波峰焊、回流焊或手工焊的焊接功底

三、基于电源电路设计的运用

USB 电源适配器电路属于AC/DC电源行程,模范的开关电源组成如下:

框图

开关电源电路组成框图

开关电源的首要电路是由输入电磁骚动扰攘侵犯滤波器(EMI)、整流滤波电路、功率变更电路、PWM 管制器电路、输入整流滤波电路组成。帮助电路有输入过欠压珍爱电路、输出过欠压关爱电路、输入过流保护电路、输入短路关爱电路等。

1、常见输入电路对保险丝的雷击测试考量:

1.1、AC 输入防雷电路任务道理:

雷击测试时,由 MOV1、MOV2、MOV3:F1、F2、F3、FDG1 组成的电路进行珍惜。当加在压敏电阻两头的电压逾越其任务电压时,其阻值低沉,使高压能量泯灭在压敏电阻上,若电流过大,F1、F2、F3 会销毁关切后级电路。只管在实际客户运用中,基于资源思虑,大一小块厂家对F2、F3只在严酷的状况中使用。榜样电路单元下列: 

电路

1.2、我们来计算差模雷击对保险丝的要求:

>>电路若有阻抗(如MLV),Peak值估计笼统为理论值的60~70%;比如,模范的雷击电流波形与参数如下:

数据

根据IEC最新尺度申请四个相位角度测试至少10次,计算:

对于差模500v,I²T= 0.5*(250A*70%)^2*30us=0.416A²S.

由此预算:差模500V,需要保险丝的I²t最多0.46A²S以上,MF2410系列1A保险丝在在该时间段I²t为0.6A²S,满足500V雷击要求。

关于差模1000v,I²T=0.5*(500A*70%)^2*30us=1.83 A²S.

由此估算:差模1000V,要求2以上,MF2410 2A保险丝在该年光段I²t为3 A²S,是以可以满足该级别雷击的需求。

根据欧规EN55024 和国标GB17618规范,通信类消费电子产品电源(charge、Adapter…)以雷击差模1000V,共模2000V为规范。于是,基于2410尺寸的MF 2A保险丝满足差模1KV的雷击要求。

2、对开机浪涌的防护

为了防范保险丝不畸形的熔断,除了要知道AC/DC电源正常任务电流,工程师对Inrush current进行计较评估也显得相当重要。电源电路具备较大的储能元件,AC输入真个滤波网络主假如对输入电源的电磁噪声及杂波旌旗灯号发展抑制,防止对电源搅扰,同时也防止电源本人产生的高频杂波对电网滋扰。如电路图中,当电源通电刹时,要对 C5 充电。因为瞬时充电电流大,对保险丝熔丝造成熔断风险,这类情况申请项目师对Inrush current做计较评估了,再选定额定电流规格的保险丝。譬喻,我们曾对采用4.7uf的电解电容的10W电源适配器捕获的Inrush current 波形情况以下:

什物图

上图参数如下: Inrush Current : Ipeak=35.9A;Duration : t≈30us

共计Inrush I²t=1/2* Ipeak²*t=0.0019 A²S,遵循保险丝脉冲折减比例,满足100000次开机浪涌的需求,保险丝的I²t(热熔值)需要满足:

0.0019/20%=0.095 A²S

以是 需要保险丝的I²t≥0.095A²S, 从抗电流散涌角度MF2410F0500TM以上型号保险丝均满足申请。

3、UMF保险丝的普片性标题

保险丝除了满足电路的上述申请外,产品的普片性也是工程师思索的问题,作为安规器件,云云小尺寸的保险丝,取得通往各国市场的安规认证,也是取得客户订单必要条件。下场上,AEM推出的这款环球技术手段当先的产品,以全球最小尺寸适宜IEC60127-4规范,同时取得欧规、美规、CQC、KC、PSE、VDE等国家和地区安规认证。满足人们对保险丝熔断保证安然的申请。

使用于新型USB电源适配器快捷充电技能方案#e#

4、应用于新型USB电源适配器快充电武艺方案。

适配器

如今人们的手机和平板电脑等移动配备的屏幕越来越大,配备耗电量的愈来愈高的情况,市场要求电源出产商须在更小的产品体积傍边供给更大功率的充电功能。今朝,最新的AC/DC适配器治理方案是基于高通Quick Charge 2.0协定的神速充电希图方案。作为最新的USB电池充电手艺,它使支持Quick Charge 2.0的被充电设施比激进的USB充电方法快至75%。

快充方案

图4 采用MF2410 2A/250VAC fuse的 iwatt 快充方案

图4 为基于Dialog 公司2014岁首推出的iw620+iw1760的倏地充电设计方案实物图,电路的设计思绪为iW620快捷充电接口IC可以经由过程USB数据线检测到支持Quick Charge 2.0的移动设施发出的指令,今后与iW1760 PWM原边管制器发展通讯,对电源适配器输出电压发展设置。位于低级侧的iW1760即可供给电流感应。经过其可编程的踊跃极快放电专利武艺能将输入电压从9V或12V降至5V, 因而,当用 户拔掉邻接Quick Charge 2.0电话的USB数据线,再将其连贯至非Quick Charge 2.0手机时,iW620可以火速把输出电压降至5V,防御对其造成松弛。道理图如下:

 

原理图


这类代表着USB充电技能的AC/DC适配器抉择SMD fuse的优势除了前述的参数满足要求外,还具备下列的上风:

4.1 、MF保险丝赞成更低的待机功耗和更高的性价比

为了应答日益严苛环球环保律例,好比欧盟的外部供电能源听从举止准则(Code of Conduct, CoC)对充电产品的功耗与遵守都提出了具体的更高申请。于是电源方案产商有必要对快充方案做到待机功耗足量小和高屈从的运作输入充电功率。

今朝市场上有采用保险电阻的电源适配器,功耗弘远于运用保险丝的功耗。比如,选用市道上常用的10Ω5% 1W的保险电阻与MF 2410F1.000TM( 内阻约0.0084Ω)功耗相比:W=I²R,输入阻抗的增大,将给整个琐屑添加无谓损耗。

现今,由PI、Dialog、NXP等电源IC领导厂商纷纭推出兼容Quick Charge 2.0协定的神速充电的电源IC,预计未来几年赞成Quick Charge 2.0协议的AC/DC适配器将逐渐遍及。

这类新型的小尺寸低功耗 USB电源适配器钻营的元件SMT做工化,逐渐降低生产企业人力老本等。跟着市场的逐渐缩减,又促使SMD元件厂家推出更适宜市场要求的价格,进一步满足小型电源适配器对元件高性价比的要求。

综上所述,对MF2410系列 250VAC fuse从产品尺寸、做工、安规和功耗等在这类小尺寸低功率AC/DC 电源适配器上运用的几个角度发展了叙说,阐明这类SMD 250VAC fuse电路珍惜元件将逐渐在AC/DC电源市场据有支流运用。


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