基于ST STNRG011 240W/10A的大功率适配器设计

发表于 2021-3-28 09:33

基于ST STNRG011 240W/10A的大功率适配器设计

发表于 2021-3-28 09:34

该方案是Combo芯片STNRG011--- PFC+LLC拓扑，适合作中小功率电源（小于300W），方案主要优势为高效率，低EMI ，适合应用于高频化，高功率密度设计。在无/轻载运行时功耗低，重载满载高效率；前级是CRM（临界导通模式）升压PFC控制器的前端PFC预调节器，后级是LLC谐振半桥转换器，该方案提供输出24V10A，较容易满足严格的效率和待机要求。

该板的主要重点是轻载和重载效率高，轻载通过PFC和LLC控制器的突发模式功能实现，由内部逻辑根据半桥节点转换时间进行调制，允许变压器磁化电感最大化，减少轻载运行时的初级电流；轻载，重载到满载LLC初级MOS实现ZVS导通。基于耗尽MOSFET的有源高压启动电路提供非常快的启动时间，并将正常操作期间的剩馀电量消耗降至可忽略的水平。

意法半导体的STNRG011数字电源控制器，简化与加速了用于TV，LED照明，医疗设备，电信和工业设备的90-300W电源和适配器的开发，满足当今最严格的生态设计标准。STNRG011结合了双端LLC谐振半桥控制器和多模式功率因子校正（PFC）控制器，由数字内核管理，运行同类最佳的控制算法。利用ST的SMED（状态机事件驱动）技术和专有仿真硬件的集成数字外设加速了控制回路性能，实现出色的动态响应。芯片上还提供非易失性存储器(NVM)，用于存储应用特定的参数。

STNRG011的数字控制和用户可编程能力可帮助工程师在整个负载范围内优化效率和性能，并利用轻载时Duty cycle的Burst模式操作来提高效率。其中2pin的UART / I2C接口使主机系统能够监视和管理电源。其他集成功能包括LLC和PFC栅极驱动器，高压（800V）启动电路和线路感应功能，以进一步简化设计，提高可靠性和耐用性，并减少解决方案尺寸和BOM。还有一个X电容放电电路，可以简化符合新的IEC 62368-1视听和ICT设备安全标准的要求。STNRG011还集成了对LLC和PFC电路的全面保护，包括PFC输出过压，过流，欠压，输入欠压，浪涌保护，反馈断开，LLC容性保护，过压，过流，短路保护。

发表于 2021-3-28 09:35

场景应用图

发表于 2021-3-28 09:35

展示版照片

发表于 2021-3-28 09:36

发表于 2021-3-28 09:36

方案方块图

发表于 2021-3-28 09:37

核心技术优势

STNRG011是COMBO数字控制器：
•TM PFC前级处理器&谐振LLC隔离DC / DC转换器
• 带有ROM存储器的M8051W内核MCU
• 4个SMEDs PWM管理，
• 通讯接口（UART和I2C）
•FTP（NVM）存储器允许更改IC内部参数去满足不同的应用场合包括在SMPS生产过程中

TM PFC前级处理器:
•多模式控制：全负载范围 Burst mode, DCM mode, 谷底导通模式，临界导通模式
•集成高压启动，掉电压检测和X电容放电功能，雷击检测
•输出过压欠压保护，输入欠压保护，过流保护

谐振LLC隔离DC / DC转换器：
•电流控制模式
•轻载工作在智能Burst mode
•完善的保护：ACP，过载过流保护，过压保护
•死区时间可调
•整体方案简洁，调试简单，相关参数都可以通过软件GUI修改

发表于 2021-3-28 09:38

方案规格

•通用输入电源电压范围：从90 Vac到264 Vac - 频率从45到65 Hz
•输出电压：10A连续工作时为24 V±1％
•满载时的整体效率：AC115V时-满载效率为91%，AC230V-效率为93.2%.
•平均效率：> 90％，可以满载欧美的六级能效要求。
•无负载电源消耗：在AC115V和230V电压输入时待机功率<=0.1W，
•主电源谐波：符合EN61000-3-2 D类和JEITA-MITI D类