家用空調(diào)、空氣凈化器大量采用 EC(Electronically Commutated)直流風(fēng)機(jī),要求:
? 輸入覆蓋 20 Vdc – 55 Vdc(常見(jiàn) 24 V/36 V/48 V 母線)
? 輸出 12 V / 700 mA 為風(fēng)機(jī)內(nèi)部 MCU、霍爾、功率級(jí)供電
? 待機(jī)空載 < 50 mW,整機(jī)效率 > 85 %,EMI 余量 > 6 dB
傳統(tǒng)做法是反激或 Buck-Boost,元件多、成本高。必易微 KP3211BSGA 把 PWM 控制器 + 高壓 MOSFET 集成到 SOP-8,官方標(biāo)稱“12 V 700 mA 非隔離,最高 30 V 可調(diào)”,正好一次到位。
? 集成 650 V/1.2 Ω MOSFET,峰值電流 1.2 A
? 多模式控制:PFM→PWM→Burst,輕載降頻無(wú)噪聲
? 默認(rèn) 12 V(FB 懸空),外分壓可調(diào) 5 V – 30 V
? 軟啟動(dòng) + 逐周期限流 + OVP/OLP/OTP 全套保護(hù)
? SOP-8 封裝,底部散熱焊盤直接連 GND,方便單面鋁基板
FB 由 R1/R2 分壓到 2.5 V 基準(zhǔn);R1=100 k,R2=9.1 k 時(shí) Vout = 12 V
RCS(0.33 Ω/1 W)做電流采樣,退磁電阻 Rd 47 k 并 100 pF 抑制尖峰
VDD 供電直接取自 DRAIN,無(wú)需輔助繞組,真正“兩繞電感”即可
元件 | 參數(shù) | 說(shuō)明 |
---|---|---|
L1 | 10 μH ±20 % | 鐵硅鋁磁環(huán) 10 mm,DCR < 60 mΩ |
D1 | SS34 40 V/3 A | 反向恢復(fù) < 10 ns,降低尖峰 |
Cout | 100 μF 25 V | 低 ESR 固態(tài)電容,紋波 < 50 mVpp |
RCS | 0.33 Ω | 峰值電流 1 A,余量 20 % |
R1/R2 | 100 k/9.1 k | 12 V 輸出,如需 24 V 改 100 k/4.3 k |
輸入范圍:Vin_min = 20 V,Vin_max = 55 V
目標(biāo)輸出:Vout = 12 V,Iout = 0.7 A,Pout ≈ 8.4 W
占空比估算:D = Vout / Vin_min = 12 / 20 ≈ 0.6
電感電流紋波 ΔIL = 0.3×Iout = 0.21 A
L = (Vin_min – Vout) × D / (ΔIL × fsw) ≈ 4.8 μH → 取 10 μH 留余量
峰值電流:Ipk = Iout + ΔIL/2 = 0.7 + 0.105 ≈ 0.805 A < 1.2 A(芯片允許)
? 24 V 輸入:效率 88 %(8.4 W/9.5 W),紋波 38 mVpp,噪聲 < 20 mVrm
? 48 V 輸入:效率 86 %,芯片溫升 35 K(鋁基板 25 °C 環(huán)境)
? 空載 55 V 輸入:功耗 42 mW,Burst 模式頻率 1.2 kHz,無(wú)嘯叫
? 輸出短路:進(jìn)入打隔模式,重啟周期 500 ms,芯片表面溫度 < 70 °C
? 傳導(dǎo):CISPR-22 Class B,150 kHz 余量 8 dB(π 濾波 + 屏蔽電感)
? 輻射:30 MHz – 300 MHz 余量 6 dB,無(wú)需額外屏蔽罩
? 浪涌:±1 kV 組合波,壓敏 14D471 + TVS SMCJ58A 通過(guò)
? 壽命:105 °C 電解 2000 h → 55 °C 環(huán)境溫度下壽命 ≈ 6 萬(wàn)小時(shí)
SW 節(jié)點(diǎn)銅皮最小化,緊貼 MOSFET 源極,減少輻射環(huán)路。
FB 走線遠(yuǎn)離電感/開關(guān)節(jié)點(diǎn),采樣點(diǎn)放在輸出電容正端。
芯片底部散熱焊盤打 9 個(gè) 0.3 mm 過(guò)孔直連鋁基板,溫升再降 5 K。
Q:輸出能否調(diào)到 30 V?
A:官方規(guī)格允許,但需提高 Cout 耐壓至 35 V,電感感量增加到 22 μH,RCS 改為 0.68 Ω,D1 換為 SS54,驗(yàn)證 OVP 點(diǎn) < 32 V。
Q:風(fēng)機(jī)啟動(dòng)瞬間 2 A 沖擊會(huì)觸發(fā)保護(hù)嗎?
A:KP3211BSGA 峰值電流 1.2 A,持續(xù) 500 ms 過(guò)載即可觸發(fā) OLP;建議在輸出端加 470 μF 大電解,限制 di/dt。
Q:能否用 DIP-8 封裝?
A:同系列 KP3211BDP 為 DIP-8,引腳相同,適合雙面板波峰焊,但散熱性能下降,需降額 20 % 使用。
KP3211BSGA 用一顆芯片就解決了 20 V – 55 V 輸入、12 V/700 mA 輸出、待機(jī) < 50 mW 的全部需求,把 EC 風(fēng)機(jī)電源 BOM 成本打到 1 美元區(qū)間,是“極簡(jiǎn)+寬壓+低噪聲”的終極答案。