【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 0V 有許多成功的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。 E. 高壓?jiǎn)?dòng)與低待機(jī)功耗功能 : 一開始提供芯片電源，在系統(tǒng)正常開始動(dòng)作后，電源可 以經(jīng)由輔助側(cè)提供。如果沒有高壓?jiǎn)?dòng)電路的話，啟動(dòng)電阻將會(huì)一直有電流消耗著，因?yàn)檩斎腚妷汉芨撸暂斎腚妷撼松陷斎腚娏鞯哪芰肯臅?huì)很高，這個(gè)能量在待機(jī)低功耗時(shí)相當(dāng)可觀，為了使得芯片在待機(jī)時(shí)電流很小，必須使用高壓?jiǎn)?dòng)電路來截止電流。 汲 (Drain)級(jí)端波谷偵測(cè) : 當(dāng)開關(guān)關(guān)閉的時(shí)候，電路中的 MOS 管上面的電容，變壓器的電感，以及電源橋式整流器輸入的電容會(huì)產(chǎn)生 CLC 震蕩，這個(gè)能量在待機(jī)低功耗時(shí)相當(dāng)可觀，借由波股偵測(cè)電路，我們可以將這個(gè)能量存在變壓器中。達(dá)到待機(jī)高效能的表現(xiàn)。 G. EMI 對(duì)治 : 對(duì)于 EMI 的防治，會(huì)提出變頻的專利，改變頻譜能量，以符合世界各國(guó)的規(guī)范。 : 在系統(tǒng)上，會(huì)改變系統(tǒng)上面耗面積的組件，除了移除輸入的電解電容增加系統(tǒng)使用壽命并減小體積，另外可以藉由頻率加快，降低變壓器的體積，降低產(chǎn)品的體積。在反激式轉(zhuǎn)換器中 , Lleak 和 Coss 之間的諧振會(huì)導(dǎo)致極高的電壓突波，在關(guān)閉期間可能會(huì)對(duì) MOSFET 造成損害。此電壓突波必須受到抑制。因此必須設(shè)計(jì)用緩沖電路來防止 MOSFET 發(fā)生故障。并且設(shè)計(jì)緩震器吸收多余能量，達(dá)到高效能的目的。 （二）項(xiàng)目 創(chuàng)新內(nèi)容 創(chuàng)新類別 □理論創(chuàng)新 □應(yīng)用創(chuàng)新 ■技術(shù)創(chuàng)新 □工藝創(chuàng)新 □結(jié)構(gòu)創(chuàng)新 項(xiàng)目創(chuàng)新內(nèi)容（ 1200 字之內(nèi)）：創(chuàng)新內(nèi)容要根據(jù)選擇的創(chuàng)新類別，用技術(shù)語言按創(chuàng)新點(diǎn)分條目描述，盡可能多用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，要有數(shù)據(jù)分析、對(duì)比。如果是技術(shù)創(chuàng)新，請(qǐng)說明目前一般采用什么技術(shù)，申報(bào)項(xiàng)目對(duì)什么技術(shù)進(jìn)行了創(chuàng)新，；如果是結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、工藝創(chuàng)新，需進(jìn)行新舊結(jié)構(gòu)或工藝對(duì)比，并畫出新舊結(jié)構(gòu)圖和工藝流程圖。 創(chuàng)新點(diǎn) 本計(jì)劃之目標(biāo)是研發(fā)一個(gè)新型的充電控制芯片，并以單級(jí)返馳式(Flyback)轉(zhuǎn)換器為基本架構(gòu)，并且加入一些有先 進(jìn)的技術(shù)功能方塊，來實(shí)現(xiàn)一高效能有競(jìng)爭(zhēng)力的充電器。另外此驅(qū)動(dòng)器將操作在準(zhǔn)諧振模式并配合波谷切換功能，以減少切換損耗與降低電磁干擾。將高電壓驅(qū)動(dòng)的開關(guān)內(nèi)含在控制芯片中，減化系統(tǒng)的開關(guān)，節(jié)省系統(tǒng)成本。另外采用主次側(cè)偵測(cè)輸出電壓 ( Primary Side Sensing )的技巧，以省去誤差放大器與光耦合器等額外 IC 組件的使用。而除了具有高效率、極低空載功耗等優(yōu)勢(shì)之外，尚能在輸入電壓改變之情況下維持恒定電流輸出，亦即不受輸入電壓變化影響。本計(jì)劃預(yù)計(jì)完成之充電系統(tǒng)如圖二所示。 圖二、本計(jì)劃使用初次側(cè)控制的 FLYBACK 轉(zhuǎn)換器 圖三、傳統(tǒng)的 FLYBACK 轉(zhuǎn)換器 圖四、電池充電曲線 傳統(tǒng)傳統(tǒng)的方法在圖三，使用二次側(cè)的光耦合回授控制定電壓或者是定電流的輸出，一般控制時(shí)，是讓輸出的電流成為一個(gè)定電流源，當(dāng)輸出的電壓高于輸出的定電壓控制時(shí)，會(huì)由定電流控制轉(zhuǎn)為定電壓控制。這樣子的控制方式，符合鋰電池的充電曲線如圖四，在第一段是傳統(tǒng)的定電流 Constant Current(CC)控制，當(dāng)電壓接近鋰電池的滿電電壓時(shí)，變?yōu)槎妷撼潆?，讓電池充分的到達(dá)更加飽和的狀態(tài)。但是這樣子的缺點(diǎn)就是二次側(cè)會(huì)有太多的組件，系統(tǒng)成本 增加，造成產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)太差。圖三的 PSR 是初次側(cè)的控制電路 Primary Side Recifier(PSR)， PSR 將二次側(cè)的控制電路以及回授電路完全省略掉了。原理是利用輔助側(cè)反射二次側(cè)輸出電壓到輔助側(cè)端。電源控制芯片腳位功能敘述表一所示。 編號(hào) 接腳符號(hào) 用途及說明 1 COM PSR 系統(tǒng)補(bǔ)償輸入點(diǎn) 2 VSS 接地點(diǎn) 3 CS 偵測(cè)系統(tǒng)電流 4 DRAIN 內(nèi)建開關(guān)輸入點(diǎn) 5 FB 輔助側(cè)或光耦合輸出偵測(cè)點(diǎn) 6 VCC 電路測(cè)試提供芯片電源供給 表一、芯片腳位定義 將 FLYBACK 如前圖二所述，必須操作再輸出恒流模式和輸出恒壓兩個(gè)模式。 技術(shù)創(chuàng)新 A: 功率因子修正 (PFC) ： 800V 超高壓 PFC 控制器啟動(dòng)機(jī)構(gòu)：見附件研發(fā)團(tuán) 隊(duì) 論 文 一 : “ 800V UltraHigh Voltage Startup Mechanism for Preregulator in Power factor Correction (PFC) controller” B: 反激式 (Flyback) 電源轉(zhuǎn)換電路： 已經(jīng)開發(fā)出使用在 110VAC/220VAC 電源輸入的電源供應(yīng)器 (Adaptor)，并且內(nèi)置待機(jī)省電的功能方塊。可以應(yīng)用在打印機(jī)， LCD 屏幕以及 NB 電源輸入器中。而 AC LED 驅(qū)動(dòng)電路是 Flyback 電源轉(zhuǎn)換電路的簡(jiǎn)化的低價(jià)版本的重要應(yīng)用。 99009939。C: PWM 芯片：見附件研發(fā)團(tuán)隊(duì)論文二： “ A New PWM/PFM Control technique for improving Efficiency Over Wide Load Range” D: 在制程技術(shù)上， ACDC 芯片需要特殊制程技術(shù)，如：高壓 800V/500V 制程或高電流驅(qū)動(dòng)之制程，同時(shí)可以配 合抗噪聲的芯片布局 (Layout)技巧。 （三）與項(xiàng)目相關(guān)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)情況 權(quán)利人相關(guān)說明：申報(bào)人或團(tuán)隊(duì)使用單位知識(shí)產(chǎn)權(quán)（申報(bào)人為非權(quán)利人）的，要逐一說明是否得到了權(quán)利人的許可使用（提供許可證明文件為有效）、是否存在股權(quán)關(guān)系、合作關(guān)系等。 可能使用的專利技術(shù) (專利申請(qǐng)中 ): 中國(guó)專利發(fā)明權(quán) :快速反應(yīng)能量平衡運(yùn)算技術(shù)得到高精確的 LED 驅(qū)動(dòng)芯片 申請(qǐng)?zhí)?: 權(quán)利人名稱 :電子股份有限公司 申報(bào)人為權(quán)利人”電子股份有限公司”的代表人 , 持股 50%,電子股份有限公司亦將投資新 公司 . 二、項(xiàng)目技術(shù)開發(fā)可行性 （一）項(xiàng)目技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)的研究、開發(fā)現(xiàn)狀的介紹、分析（ 1200 字之內(nèi)）： 傳統(tǒng)傳統(tǒng)的方法在圖三，使用二次側(cè)的光耦合回授控制定電壓或者是定電流的輸出，一般控制時(shí)，是讓輸出的電流成為一個(gè)定電流源，當(dāng)輸出的電壓高于輸出的定電壓控制時(shí)，會(huì)由定電流控制轉(zhuǎn)為定電壓控制。這樣子的控制方式，符合鋰電池的充電曲線如圖四，在第一段是傳統(tǒng)的定電流 Constant Current(CC)控制，當(dāng)電壓接近鋰電池的滿電電壓時(shí)，變?yōu)槎妷撼潆?，讓電池充分的到達(dá)更加飽和的狀態(tài)。但 是這樣子的缺點(diǎn)就是二次側(cè)會(huì)有太多的組件，系統(tǒng)成本增加，造成產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)太差。 （二）項(xiàng)目主要研究?jī)?nèi)容 項(xiàng)目研究開發(fā)內(nèi)容及涉及的關(guān)鍵技術(shù)及技術(shù)指標(biāo)描述（ 1500 字之內(nèi)）：逐條闡述項(xiàng)目研究開發(fā)的主要內(nèi)容及涉及的關(guān)鍵技術(shù)及技術(shù)指標(biāo)。 、工藝流程； 本計(jì)劃之目標(biāo)是研發(fā)一個(gè)新型的充電控制芯片，并以單級(jí)返馳式(Flyback)轉(zhuǎn)換器為基本架構(gòu)，并且加入一些有先進(jìn)的技術(shù)功能方塊，來實(shí)現(xiàn)一高效能有競(jìng)爭(zhēng)力的充電器。另外此驅(qū)動(dòng)器將操作在準(zhǔn)諧振模式并配合波谷切換功能，以減少切換損耗與降低電磁干擾。將高電 壓驅(qū)動(dòng)的開關(guān)內(nèi)含在控制芯片中，減化系統(tǒng)的開關(guān)，節(jié)省系統(tǒng)成本。另外采用主次側(cè)偵測(cè)輸出電壓 ( Primary Side Sensing )的技巧，以省去誤差放大器與光耦合器等額外 IC 組件的使用。而除了具有高效率、極低空載功耗等優(yōu)勢(shì)之外，尚能在輸入電壓改變之情況下維持恒定電流輸出，亦即不受輸入電壓變化影響。本計(jì)劃預(yù)計(jì)完成之充電系統(tǒng)如圖二所示。 傳統(tǒng)傳統(tǒng)的方法在圖三，使用二次側(cè)的光耦合回授控制定電壓或者是定電流的輸出，一般控制時(shí)，是讓輸出的電流成為一個(gè)定電流源，當(dāng)輸出的電壓高于輸出的定電壓控制時(shí)，會(huì)由定電 流控制轉(zhuǎn)為定電壓控制。這樣子的控制方式，符合鋰電池的充電曲線如圖四，在第一段是傳統(tǒng)的定電流 Constant Current(CC)控制，當(dāng)電壓接近鋰電池的滿電電壓時(shí)，變?yōu)槎妷撼潆姡岆姵爻浞值牡竭_(dá)更加飽和的狀態(tài)。但是這樣子的缺點(diǎn)就是二次側(cè)會(huì)有太多的組件，系統(tǒng)成本增加，造成產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)太差。圖二的 PSR 是初次側(cè)的控制電路 Primary Side Recifier(PSR)， PSR 將二次側(cè)的控制電路以及回授電路完全省略掉了。原理是利用輔助側(cè)反射二次側(cè)輸出電壓到輔助側(cè)端。電源控制芯片腳位功能敘述表一所示。 將 FLYBACK 如前圖五所述，必須操作再輸出恒流模式和輸出恒壓兩個(gè)模式。下面就這兩個(gè)模式的原理做一個(gè)說明 : ： 系統(tǒng)的恒流設(shè)計(jì)原理是通過設(shè)定主次側(cè) Primary Side 的 CS 芯片腳位控制輸入的電流峰值電流為恒定值，一般來說芯片的 CS 腳在恒流工作模式時(shí)，會(huì)被固定在最大值 ， 除以掛在 CS 腳上的電阻 RCS 的值就能將變壓器的主次側(cè)的最大峰值電流設(shè)定在要求值，另外因?yàn)樽儔浩鲀蛇呏g的電流比等于閘數(shù)的反比，最后乘上 FLYBACK 的輸出關(guān)掉波寬的寬度對(duì)周期比例就可以得到一 個(gè)恒定的輸出電流。 : 這顆控制芯片還可以將系統(tǒng)控制在定電壓模式。一般來說，如果講電路的 RCS 偵測(cè)電阻變?yōu)楸容^低的值，相對(duì)來說，恒定電流的值就會(huì)變得非常高，但是當(dāng)輸出超過了輸出最高電壓的限制的時(shí)候。系統(tǒng)會(huì)提前將開關(guān)關(guān)閉，所以輸入一次側(cè)電流將會(huì)低于設(shè)定值，而回路就開始交由輸出定電壓模式來控制。 對(duì)于應(yīng)用在充電器的時(shí)候，一開始設(shè)定 RCS 偵測(cè)電阻值是比較高的，相對(duì)的充電電流就會(huì)比較低，系統(tǒng)的輸出因?yàn)閽煸谳敵龆说碾姵仉妷阂恢挡粔?，系統(tǒng)將會(huì)提到最高的充電電流，而達(dá)到恒流的控制， 當(dāng)電池電壓漸漸上升，到達(dá)一個(gè)快到滿電壓的時(shí)候，由于電池上面有一個(gè)內(nèi)阻，內(nèi)阻會(huì)讓系統(tǒng)看到的電池電壓比實(shí)際還高，這是因?yàn)? 當(dāng)這個(gè)時(shí)候， PSR 充電器控制器就會(huì)先執(zhí)行過電壓保護(hù)而忽略過電流保護(hù)，使得系統(tǒng)的過電壓回路開始建立，開始運(yùn)行過電壓的保護(hù)模式也就是定電壓供電模式。 （三）項(xiàng)目技術(shù)路線描述 項(xiàng)目技術(shù)路線描述（ 1200 字之內(nèi)）：包括技術(shù)原理圖、工藝流程圖、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖、框架圖等。 接下來介紹芯片之方塊圖與主要的技術(shù)分析 圖五是系統(tǒng)芯片的內(nèi)部電路方塊圖，包括了參考電壓電路 (BANDGAP)、供 應(yīng)電流電路、線性穩(wěn)壓器 (LDO)、波寬調(diào)變電路、最低頻率控制電路、最大功率能量控制電路、電壓過低鎖定電路 (UVLO)、波谷偵測(cè)電路、輸出電壓取樣電路、波寬開啟時(shí)間決定與緩啟動(dòng)電路、準(zhǔn)諧振 /綠能模式切換電路及各種保護(hù)電路，以下將針對(duì)各個(gè)電路做一功能性敘述與設(shè)計(jì)考慮。 圖五、系統(tǒng)方塊圖 1. 800V 超高電壓過低鎖定電路 ( UVLO ) : 配合高壓?jiǎn)?dòng)電路，我們會(huì)有一個(gè) UVLO 的判斷電路，在一開機(jī)十做為保證輸入電壓為我們所要電壓為準(zhǔn)。如果芯片之供應(yīng)電壓過低，使得功率開關(guān)導(dǎo)通不完全，將導(dǎo)致開關(guān)壓降過大或 過熱燒毀，在控制芯片內(nèi)部使用電壓過低鎖定電路( UVLO )，供應(yīng)電壓必須大于啟動(dòng)電壓，芯片才可以啟動(dòng)以切換功率開關(guān)；因?yàn)殡娐飞蠒?huì)看到一個(gè)約 80~400V 左右的ＡＣ輸入電壓，所以必須使用特殊 800V 制成來開發(fā) UVLO 電路 ,并且整合在芯片上面。另外啟動(dòng)電壓也使用在系統(tǒng)保護(hù)上面。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生異常時(shí)，內(nèi)部電路會(huì)關(guān)閉開關(guān)，使得輸出側(cè)以及輔助側(cè)電源得不到供應(yīng)，使得 VCC 電壓慢慢的往下降。借由下降的時(shí)間來保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)，而一開始啟動(dòng)時(shí)，通常會(huì)有一小的啟動(dòng)電流 ??低電源電壓，直到二次側(cè)回授供電才可穩(wěn)定電源電壓值，故在設(shè)計(jì)上必 須使啟動(dòng)電壓高于芯片關(guān)閉時(shí)的參考電壓，以避免系統(tǒng)啟動(dòng)失敗。如圖十所示，供應(yīng)電壓高于 VH 時(shí)致使芯片啟動(dòng)，低于 VL 時(shí)則停止切換開關(guān)。 : 我們公司開發(fā)精密的二次測(cè)電壓估測(cè)電路，可以修正因?yàn)橄到y(tǒng)組件誤差，以及系統(tǒng)動(dòng)作時(shí)的非線性影響，并且經(jīng)由電流已經(jīng)時(shí)間的運(yùn)算，估算出精密的二次測(cè)電流。經(jīng)由偵測(cè)電流等值的估算，得到輸出的精密電壓值。因?yàn)橄到y(tǒng)是一個(gè)閉回路，所以需要提供穩(wěn)定的控制。這個(gè)系統(tǒng)提供一個(gè) PIN 腳 COMP 可以外掛補(bǔ)償組件。本計(jì)劃是返馳式 FLYBACK 操作在不連續(xù)導(dǎo)通模式 Discontinuse Conduction Mode(DCM)下，這樣的系統(tǒng)有兩個(gè)極點(diǎn)，如果系統(tǒng)提供一個(gè)零點(diǎn)的話，可以將系統(tǒng)控制在相對(duì)穩(wěn)定的控制下，如果掛上串連的電阻和電容做為補(bǔ)償，可以被決定一個(gè)主極點(diǎn)，并且提供穩(wěn)定的相位。 : 本計(jì)劃可以由系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師自己決定是否要使用公因修正的功能。如果需要公因功能，可以將系統(tǒng)圖二中的Ｃ 1 變小，這樣在橋整后面的點(diǎn)的電壓就會(huì)變成一個(gè)Ｍ型的弦波波形。系統(tǒng)中有一個(gè)公因偵測(cè)電路，會(huì)由輸入ＶＤＤ點(diǎn)對(duì)輸入120Hz 弦波的波谷做偵測(cè)，如果ＶＤＤ點(diǎn)有波谷的發(fā)現(xiàn)， 就會(huì)認(rèn)定要使用公因修正功能。并且對(duì)于系統(tǒng)開關(guān)的關(guān)閉時(shí)間做控制，并且將ＶＤＤ的波形乘上ＣＯＭＰ腳的電壓，提供一個(gè)多余的關(guān)閉時(shí)間 off1 的控制，而達(dá)到公因的功能。 : 因?yàn)檩敵瞿芰渴怯砷_關(guān)的寬度大小所決定的，如果開關(guān)打開的時(shí)間過大。會(huì)使得電流充電太多，在物理意義上就是能量給得太多，如果超過了系統(tǒng)容忍的范圍的話，系統(tǒng)將會(huì)燒毀，所以線定電路的最大寬度也是一個(gè)很重要的保護(hù)，在某些更多腳