超低待机USB插线板技术解析（2）

随着智能手机、平板电脑等电子产品的普及，集成USB充电模块的插线板已逐渐流行。芯朋微PSR+SR整体充电解决方案备受工程师青睐，广泛应用于飞利浦、鸿雁、阿乐乐可、罗马仕等插线板中。

本期我们为大家分享PN8235+PN8305紧凑型充电方案，深度解析该方案在待机、安全、噪音、能效、可靠性等方面的技术优势。

   方案简述    

PN8235为芯朋微第三代PSR 产品， 集成超低待机功耗原边控制器及850V高压启动模块，采用SOP7封装，外驱功率MOSFET，典型应用为25W。

PN8305为芯朋微第一代SR产品，集成DCM同步整流控制器及6 mohm 55V Trench MOSFET， 采用ESOP8封装技术， 典型应用为3.4A。

PN8235与PN8305在5V3.1A USB插线板应用中珠联璧合，克服空间限制，适应于PCBA宽度小于35mm的充电模块，并展现出超低待机、高安全、低噪音、高能效、高可靠性等独特优势。

原理图

实物图

   技术特征    

1

低待机功耗

当插线板接通市电后，充电模组便处于待机状态(除非有额外开关断开)，在满足法规300mW待机限制条件下，待机功耗越小，节省电费越多。

PN8235高压启动方式与其他启动方式对比，如下图：

传统电阻启动

传统电阻启动方式：由于芯片工作后Rst(几兆欧)无法脱开, 增加几十mW待机损耗。

Open Drain启动

Open Drain启动方式：芯片启动前M2关闭，Vbus通过M1、D1向启动电路供电；芯片启动后M2常通，D1截止，断开高压供电回路。由于Rst阻值在几十兆欧，可实现低待机功耗，但M2和M1串联工作增加导通损耗，转换效率随负载增大而显著降低。

PN8235高压启动技术

PN8235启动方式：芯片快速启动后M3关闭，Rst(几十兆欧)损耗在3mW以内。

5V3.1A待机功耗

2

高安全性

新国标GB 2099.3-2008《家用和类似用途插头插座(第2部分):转换器的特殊要求》规定插孔必须设置安全门、增加针焰测试、减小导线电流密度等要求，可见插线板的安全性至关重要。充电模组属于USB插线板的重要组成部分，除了满足CCC强制认证，PN8235+PN8305进一步提高产品的安全性：

• 专用SOP7框架，高压脚与低压脚爬电距离大于2.5mm

PN8235脚位如下图所示，由于高低压引脚爬电距离充足，可避免天气潮湿或异物引起的打火现象。

PN8235管脚图

温馨提示：HV脚可外接限流电阻到大电容正极或直接与外置MOS漏极并联两种方式启动芯片。

• 最糟工况下，关键器件温升裕量充足
  

在45度密闭条件下，5V3.1A充电模块关键器件温升如下图：

备注：CH1 环境；CH2 PN8235；CH3 PN8305；CH4 MOS- SVF7N65CK；CH5 变压器线包；CH6 变压器铁芯；CH7 外壳。

3

低噪音

由于USB插线板非完全密闭，噪音要求高于普通充电头。 PN8235恒压控制策略如下图所示，智能多工作模式将噪音降至最低。

 PN8235恒压控制策略

4

高能效

5V3.1A方案效率测试数据如图所示，相比最严苛的六级能效标准，10%负载有10个点裕量，平均效率有5个点以上裕量。

效率曲线

以下关键技术确保全负载段高转换效率：

• PN8235高压启动模块在稳态工作下关闭降低通态损耗(相比Open Drain架构)；智能多工作模式平衡开关损耗与导通损耗。

• PN8305集成6mohm Trench MOSFET及自适应关断阀值技术显著降低导通损耗。

5

高可靠性

经过10年高低压功率集成技术沉淀，芯朋微产品可靠性处于国内领先水平。PN8235+PN8305方案的高可靠性体现在：

• PN8235集成850V高雪崩能力启动模块，HV脚HBM ESD能力高达2kV以上，确保方案轻松通过EMS测试：1kV雷击（无压敏电阻）、4kV EFT及8kV(接触)/15kV(空气)静电测试。

• PN8305独特防振铃误开通算法保障零直通炸机风险。

• PN8235丰富保护功能，可实现周边任意器件open/short保护。

• 如下图所示，PN8305高压自供电+输出电压双供电方式可保障任何工况下SR做好配角，相比行业流行的单供电技术，可完全避免SR与PSR匹配不当导致电源保护或损坏。

PN8305双供电技术

温馨提示：受插线板空间和结构限制，PCB布线是充电模块设计难点之一，Y电容泄放回路必须与小信号地分开，以免静电、雷击导致芯片损坏。

   方案展示    

芯朋微PSR与SR方案在USB插线板部分方案展示(排名不分先后)。

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