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小耳朵电源

保護USB電源電路的方案

2019-12-04

從蘋果手機的USB電源適配等為代表的小型化適配器越來越受人親睞,愈來愈多的電路元器件的SMD小型化封裝讓以往常見的電源充電器能夠做到更為的膀大腰圓,集美妙與便攜於壹體。 本文從內部電路緊要的安規器件——保險絲的應用角度,說明小耳朵電源推出的創新型SMD 250VAC FUSE——MF2410系列 順應潮水,若何布局在這類小尺寸AC/DC電源適配器 上的交流應用,並若何做到我們提倡的“該斷時及時斷,不應斷是不克不及斷,每每包管平安!”的要求。

作為壹款UMF通用模塊型保險絲,必須讓工程師在設計初思量滿足下述要求。

壹、結構上最 大限度滿足小尺寸電源適配器對器件的小體積申請

以USB power Adapter為例,在這個層面上,結構制約了內部元件的體積,比喻硬幣大小的PCB面積也讓SMD元件成為了工程師的首 選。

PCB大小 外觀

圖1 小我設計的PCB面積均如硬幣大小,可以讓表面做到迷妳型。

作為安規元件的保險絲,MF2410通用模塊保險絲滿足了上面的小體積與SMD功底的需求。相對於於古板保險絲的尺寸,MF的體積小上風十熟習顯。

我們來看看市情上常用的幾種保險絲尺寸大小比例:

表1

二、適當回流焊與波峰焊的SMT唱工

從生產唱工上講,AEM 的MF保險絲資料與結構獨具賦性,這類SMT生產工藝不僅省掉了得多野生與輔材資源,根據我們對采納SMD fuse的客戶緣由調查,插件的引腳彎折加工招致fuse本體不佳也是此中壹種緣故原由。

其次,因為電源電路插件的元件必不行少,因此生產工場有采取波峰焊焊接的方法,保險絲需要蒙受波峰焊錫高溫,與業界其他SMD陶瓷保險絲相比,AEM 的UMF通用模塊式保險絲以環氧樹脂為基體,電鍍通孔的連接法子使熔絲與端頭構成靠得住的電毗連和機械毗連,不存在端頭焊接受熱脫帽氣象,耐高溫的身手突出。

數據焊接做工

圖3 滿足波峰焊、回流焊或手工焊的焊接功底

三、基於電源電路設計的運用

USB 電源適配器電路屬於AC/DC電源行程,模範的開關電源組成如下:

框圖

開關電源電路組成框圖

開關電源的首要電路是由輸入電磁騷動擾攘侵犯濾波器(EMI)、整流濾波電路、功率變更電路、PWM 管制器電路、輸入整流濾波電路組成。幫助電路有輸入過欠壓珍愛電路、輸出過欠壓關愛電路、輸入過流保護電路、輸入短路關愛電路等。

1、常見輸入電路對保險絲的雷擊測試考量:

1.1、AC 輸入防雷電路任務道理:

雷擊測試時,由 MOV1、MOV2、MOV3:F1、F2、F3、FDG1 組成的電路進行珍惜。當加在壓敏電阻兩頭的電壓逾越其任務電壓時,其阻值低沈,使高壓能量泯滅在壓敏電阻上,若電流過大,F1、F2、F3 會銷毀關切後級電路。只管在實際客戶運用中,基於資源思慮,大壹小塊廠家對F2、F3只在嚴酷的狀況中使用。榜樣電路單元下列: 

電路

1.2、我們來計算差模雷擊對保險絲的要求:

>>電路若有阻抗(如MLV),Peak值估計籠統為理論值的60~70%;比如,模範的雷擊電流波形與參數如下:

數據

根據IEC最新尺度申請四個相位角度測試至少10次,計算:

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

由此預算:差模500V,需要保險絲的I²t最多0.46A²S以上,MF2410系列1A保險絲在在該時間段I²t為0.6A²S,滿足500V雷擊要求。

關於差模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保險絲在該年光段I²t為3 A²S,是以可以滿足該級別雷擊的需求。

根據歐規EN55024 和國標GB17618規範,通信類消費電子產品電源(charge、Adapter…)以雷擊差模1000V,共模2000V為規範。於是,基於2410尺寸的MF 2A保險絲滿足差模1KV的雷擊要求。

2、對開機浪湧的防護

為了防範保險絲不畸形的熔斷,除了要知道AC/DC電源正常任務電流,工程師對Inrush current進行計較評估也顯得相當重要。電源電路具備較大的儲能元件,AC輸入真個濾波網絡主假如對輸入電源的電磁噪聲及雜波旌旗燈號發展抑制,防止對電源攪擾,同時也防止電源本人產生的高頻雜波對電網滋擾。如電路圖中,當電源通電剎時,要對 C5 充電。因為瞬時充電電流大,對保險絲熔絲造成熔斷風險,這類情況申請項目師對Inrush current做計較評估了,再選定額定電流規格的保險絲。譬喻,我們曾對采用4.7uf的電解電容的10W電源適配器捕獲的Inrush current 波形情況以下:

什物圖

上圖參數如下: Inrush Current : Ipeak=35.9A;Duration : t≈30us

共計Inrush I²t=1/2* Ipeak²*t=0.0019 A²S,遵循保險絲脈沖折減比例,滿足100000次開機浪湧的需求,保險絲的I²t(熱熔值)需要滿足:

0.0019/20%=0.095 A²S

以是 需要保險絲的I²t≥0.095A²S, 從抗電流散湧角度MF2410F0500TM以上型號保險絲均滿足申請。

3、UMF保險絲的普片性標題

保險絲除了滿足電路的上述申請外,產品的普片性也是工程師思索的問題,作為安規器件,雲雲小尺寸的保險絲,取得通往各國市場的安規認證,也是取得客戶訂單必要條件。下場上,AEM推出的這款環球技術手段當先的產品,以全球最小尺寸適宜IEC60127-4規範,同時取得歐規、美規、CQC、KC、PSE、VDE等國家和地區安規認證。滿足人們對保險絲熔斷保證安然的申請。

使用於新型USB電源適配器快捷充電技能方案#e#

4、應用於新型USB電源適配器快充電武藝方案。

適配器

如今人們的手機和平板電腦等移動配備的屏幕越來越大,配備耗電量的愈來愈高的情況,市場要求電源出產商須在更小的產品體積傍邊供給更大功率的充電功能。今朝,最新的AC/DC適配器治理方案是基於高通Quick Charge 2.0協定的神速充電希圖方案。作為最新的USB電池充電手藝,它使支持Quick Charge 2.0的被充電設施比激進的USB充電方法快至75%。

快充方案

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

圖4 為基於Dialog 公司2014歲首推出的iw620+iw1760的倏地充電設計方案實物圖,電路的設計思緒為iW620快捷充電接口IC可以經由過程USB數據線檢測到支持Quick Charge 2.0的移動設施發出的指令,今後與iW1760 PWM原邊管制器發展通訊,對電源適配器輸出電壓發展設置。位於低級側的iW1760即可供給電流感應。經過其可編程的踴躍極快放電專利武藝能將輸入電壓從9V或12V降至5V, 因而,當用 戶拔掉鄰接Quick Charge 2.0電話的USB數據線,再將其連貫至非Quick Charge 2.0手機時,iW620可以火速把輸出電壓降至5V,防禦對其造成松弛。道理圖如下:


原理圖


這類代表著USB充電技能的AC/DC適配器抉擇SMD fuse的優勢除了前述的參數滿足要求外,還具備下列的上風:

4.1 、MF保險絲贊成更低的待機功耗和更高的性價比

為了應答日益嚴苛環球環保律例,好比歐盟的外部供電能源聽從舉止準則(Code of Conduct, CoC)對充電產品的功耗與遵守都提出了具體的更高申請。於是電源方案產商有必要對快充方案做到待機功耗足量小和高屈從的運作輸入充電功率。

今朝市場上有采用保險電阻的電源適配器,功耗弘遠於運用保險絲的功耗。比如,選用市道上常用的10Ω5% 1W的保險電阻與MF 2410F1.000TM( 內阻約0.0084Ω)功耗相比:W=I²R,輸入阻抗的增大,將給整個瑣屑添加無謂損耗。

現今,由PI、Dialog、NXP等電源IC領導廠商紛紜推出兼容Quick Charge 2.0協定的神速充電的電源IC,預計未來幾年贊成Quick Charge 2.0協議的AC/DC適配器將逐漸遍及。

這類新型的小尺寸低功耗 USB電源適配器鉆營的元件SMT做工化,逐漸降低生產企業人力老本等。跟著市場的逐漸縮減,又促使SMD元件廠家推出更適宜市場要求的價格,進壹步滿足小型電源適配器對元件高性價比的要求。

綜上所述,對MF2410系列 250VAC fuse從產品尺寸、做工、安規和功耗等在這類小尺寸低功率AC/DC 電源適配器上運用的幾個角度發展了敘說,闡明這類SMD 250VAC fuse電路珍惜元件將逐漸在AC/DC電源市場據有支流運用。


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