一個36w，寬輸入電壓范圍，USB充電器演示板，具有可選輸出電壓（5-9-12 V - @ 3 a輸出電流）。

設(shè)計筆記，原理圖和BOM：
*附件：36W USB 充電器，可選擇輸出電壓（5-9-12V@3A）.pdf

• 基于STCH03L（鎖存型OVP）和SRK1000B。并給出了該充電臺的運行情況和評價結(jié)果。所選充電器拓?fù)錇闇?zhǔn)諧振反激變換器，具有二次側(cè)同步整流。
• STCH03L是一款電流模式準(zhǔn)諧振（QR）控制器，在同一封裝中結(jié)合了高性能低壓PWM控制器芯片和650 V HV啟動單元；它通過使用初級傳感反饋提供恒定輸出電流（CC）調(diào)節(jié)，消除了對專用電流參考IC和電流傳感器的需要，同時仍然保持相當(dāng)精確的輸出電流調(diào)節(jié)。
• SRK1000B控制二次側(cè)的同步整流MOSFET，以最小的導(dǎo)通延遲驅(qū)動其柵極，并最大化關(guān)斷時間瞬間（通過自適應(yīng)機(jī)制），使SR MOSFET體二極管在關(guān)斷后的剩余導(dǎo)通降低到300 ns的目標(biāo)值。

充電器板（見圖1）具有非常好的每瓦高功率密度，提供高效率，極低的空載消耗（小于20 mW），卓越的emi性能和一整套集成保護(hù)功能，大大提高了產(chǎn)品的安全性和可靠性。

1. 核心拓?fù)渑c芯片選型

• 準(zhǔn)諧振反激（QR Flyback）拓?fù)?/strong>
  采用STCH03L作為主控制器，結(jié)合高壓啟動單元與電流模式控制，實現(xiàn)谷底開關(guān)（Valley Switching），降低開關(guān)損耗。主開關(guān)管（Q1）選用800V耐壓的MDmesh K5 MOSFET（RDS(on)=0.37Ω），平衡導(dǎo)通與開關(guān)損耗。
• 次級同步整流（SR）
  使用SRK1000B控制器驅(qū)動次級MOSFET（Q5，RDS(on)=11mΩ@4.5V），通過自適應(yīng)關(guān)斷機(jī)制將體二極管導(dǎo)通時間限制在300ns內(nèi)，提升整機(jī)效率（峰值效率>90%）。

2. 多電壓輸出機(jī)制

• 可調(diào)輸出（5V/9V/12V@3A）
  通過SEL1/SEL2信號控制分壓網(wǎng)絡(luò)，動態(tài)調(diào)整反饋環(huán)路：
  • SEL1=Low, SEL2=Low → 5V
  • SEL1=Low, SEL2=High → 9V
  • SEL1=High → 12V
    切換時通過MOSFET Q2快速放電至目標(biāo)電壓，避免電壓殘留。

3. 高效能與低待機(jī)功耗

• 效率表現(xiàn)
  • 12V輸出：滿載效率90.68%（230Vac），符合EU CoC Tier 2標(biāo)準(zhǔn)（4點平均效率>88.3%）。
  • 待機(jī)功耗：<20mW（230Vac），優(yōu)于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
• 關(guān)鍵設(shè)計
  • 輸入級π型濾波（C1-L1-C2）抑制差模噪聲。
  • 低ESR輸出電容（470μF固態(tài)電容）降低紋波（<150mV@12V）。

4. 保護(hù)與可靠性

• 多重保護(hù)機(jī)制
  • OVP/UVP ：通過ZCD引腳監(jiān)測輔助繞組電壓，觸發(fā)閾值分別為14V（OVP）和3V（UVP），支持鎖存或打嗝模式。
  • 短路保護(hù) ：輸出短路時進(jìn)入打嗝模式，輸入功率<235mW（230Vac）。
• 熱管理
  • 滿載時關(guān)鍵元件溫度：
    • 主MOSFET（Q1）68℃（230Vac）
    • 同步整流MOSFET（Q5）62℃
    • 散熱設(shè)計通過雙面PCB布局優(yōu)化（73x55mm，F(xiàn)R-4材質(zhì)）。

5. EMI與PCB設(shè)計

• EMI性能
  通過輸入濾波、RCD鉗位電路（R2-C3-D2）及變壓器屏蔽設(shè)計，滿足EN55022 Class B標(biāo)準(zhǔn)，余量充足。
• 變壓器設(shè)計
  • 雙EFD25磁芯，初級電感700μH，漏感<2%。
  • 內(nèi)部銅屏蔽層（0.16mm線徑）與外部銅箔屏蔽，降低共模噪聲。
    
    

6. 應(yīng)用場景與擴(kuò)展性

• 適用領(lǐng)域
  快速充電適配器、多設(shè)備USB供電、工業(yè)電源等。
• 開發(fā)支持
  提供現(xiàn)成模塊（如EVLSTCH03-36W-SR），支持快速驗證，BOM清單與PCB布局公開（雙面板，70μm銅厚）。

總結(jié)

該設(shè)計通過準(zhǔn)諧振拓?fù)渑c同步整流的結(jié)合，實現(xiàn)了高效率、低待機(jī)功耗與高功率密度（36W/73x55mm）。STCH03L的集成化設(shè)計（內(nèi)置高壓啟動、CC/CV控制）與SRK1000B的自適應(yīng)同步整流技術(shù)，顯著簡化了外圍電路，同時滿足嚴(yán)苛的能效與安全標(biāo)準(zhǔn)，是多電壓USB充電器設(shè)計的優(yōu)秀參考方案。

審核編輯 黃宇