基于TEA1733的低成本綠色75W開關電源控制設計方案

一、概述

隨著綠色環(huán)保理念的深入發(fā)展和電子設備對高效率、低功耗電源需求的增加，低成本綠色開關電源的設計成為電源領域的重要方向。TEA1733是一款高度集成的離線式反激式開關電源控制芯片，專為低成本、高能效設計而優(yōu)化。本文詳細介紹基于TEA1733設計一款75W開關電源的方案，包括其工作原理、主控芯片型號及其在電路中的作用。

二、TEA1733芯片簡介

TEA1733是恩智浦（NXP）推出的一款綠色電源控制芯片，廣泛用于消費電子和工業(yè)電源設備中。其主要特點包括高能效、低待機功耗以及支持多種保護功能。芯片通過高頻PWM控制方式實現(xiàn)能量傳輸，具備良好的負載調(diào)整率和電壓調(diào)整率。

TEA1733支持過載保護（OLP）、過壓保護（OVP）、過溫保護（OTP）和短路保護（SCP）等多種安全機制。此外，該芯片在輕載或無載時會進入綠色節(jié)能模式，大幅降低待機功耗。其典型應用包括電視電源適配器、小型工業(yè)設備電源和家用電器電源。

三、詳細設計方案

1. 系統(tǒng)設計需求

設計一款輸出功率為75W的開關電源，輸入電壓為AC 90V至265V，輸出電壓為DC 19V，電源需滿足以下要求：

• 滿足能效等級 VI 的標準。

• 待機功耗低于0.3W。

• 具備過載、短路、過溫等保護功能。

• 成本低，元器件易于采購。

2. 電路結構及主控芯片作用

電路主要由輸入整流濾波電路、主控芯片TEA1733及其外圍電路、反激式變壓器、輸出整流濾波電路和保護電路組成。

（1）輸入整流濾波電路

輸入AC電壓經(jīng)過整流和濾波，轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的高壓直流電壓，為后續(xù)電路提供供電。這部分使用整流橋（如DB107）和高壓濾波電容（如400V 47μF）。

（2）主控芯片及其作用

TEA1733是本電源的核心部分，其主要作用包括：

1. PWM控制：調(diào)節(jié)開關管的導通和關斷時間，實現(xiàn)高效率的能量轉(zhuǎn)換。

2. 功率因數(shù)校正（PFC）：提升輸入功率因數(shù)，減少電網(wǎng)諧波污染。

3. 保護功能：在過載、過壓或短路情況下，快速關斷電路以保護系統(tǒng)安全。

TEA1733通過外接少量的分立元件即可實現(xiàn)控制功能。其重要引腳及功能如下：

• VCC引腳：芯片供電，典型工作電壓范圍為9V至38V。

• FB引腳：反饋信號輸入，用于檢測輸出電壓并調(diào)整PWM占空比。

• Drain引腳：連接外部功率開關管（如MOSFET），控制開關動作。

（3）反激式變壓器

反激式變壓器的設計是電路效率和穩(wěn)定性的關鍵。通過設計合適的匝數(shù)比，變壓器實現(xiàn)輸入到輸出的高效能量傳遞，并隔離輸入與輸出電路。

（4）輸出整流濾波電路

輸出電路采用肖特基二極管（如MBR20100）進行整流，搭配低ESR電容進行濾波，確保輸出電壓平穩(wěn)無紋波。

（5）保護電路

包括過溫保護電路、短路保護電路和過壓保護電路等。TEA1733內(nèi)部集成多種保護功能，但設計中通常會加入外部保護電路增強可靠性。

3. 元器件選擇

設計中選用的關鍵元器件及其型號如下：

• 主控芯片：TEA1733

• 功率開關管：STP7NK80Z（耐壓800V，電流7A）

• 輸入整流橋：DB107

• 輸出整流管：MBR20100（耐壓100V，電流20A）

• 高壓濾波電容：400V 47μF

• 輸出濾波電容：16V 1000μF

4. PCB設計要點

為了提高電路的穩(wěn)定性和抗干擾能力，PCB設計需注意以下幾點：

1. 高壓和低壓部分保持安全距離。

2. 開關節(jié)點面積盡量減小以降低EMI輻射。

3. 關鍵電路部分（如反饋電路）采用地線優(yōu)先布線，減少信號干擾。

4. 輸入和輸出濾波電容靠近相關電路布置，減小寄生電感。

四、方案優(yōu)化與測試

1. 待機功耗優(yōu)化

通過調(diào)整TEA1733的輕載模式參數(shù)，使芯片在輕載或空載時進入綠色節(jié)能模式，將待機功耗優(yōu)化至0.1W以下。

2. 效率測試

通過測試輸入功率和輸出功率，計算電源效率，優(yōu)化變壓器匝數(shù)比、選擇低損耗的開關管和整流管以提升效率。測試表明，該方案在額定負載下效率可達89%。

3. 電磁兼容測試

在電磁兼容（EMC）測試中，優(yōu)化PCB布局，增加輸入濾波器和磁環(huán)以減少電磁干擾，確保產(chǎn)品符合國際電磁兼容標準。

五、總結

基于TEA1733的75W開關電源設計方案具有高效率、低成本、穩(wěn)定可靠的優(yōu)點。通過合理的電路設計和元器件選擇，滿足了綠色電源的各項要求。方案在消費電子、家用電器和工業(yè)設備中有廣泛應用前景。