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果。所選充電器拓撲為準諧振反激變換器，具有二次側同步整流。
• STCH03L是一款電流模式準諧振（QR）控制器，在同一封裝中結合了高性能低壓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）調節，消除了對專用電流參考IC和電流傳感器的需要，同時仍然保持相當精確的輸出電流調節。
• SRK1000B控制二次側的同步整流MOSFET，以最小的導通延遲驅動其柵極，并最大化關斷時間瞬間（通過自適應機制），使SR MOSFET體二極管在關斷后的剩余導通降低到300 ns的目標值。

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功能，大大提高了產品的安全性和可靠性。

1. 核心拓撲與芯片選型

• 準諧振反激（QR Flyback）拓撲
  采用STCH03L作為主控制器，結合高壓啟動單元與電流模式控制，實現谷底開關（Valley Switching），降低開關損耗。主開關管（Q1）選用800V耐壓的MDmesh K5 MOSFET（RDS(on)=0.37Ω），平衡導通與開關損耗。
• 次級同步整流（SR）
  使用SRK1000B控制器驅動次級MOSFET（Q5，RDS(on)=11mΩ@4.5V），通過自適應關斷機制將體二極管導通時間限制在300ns內，提升整機效率（峰值效率>90%）。

2. 多電壓輸出機制

• 可調輸出（5V/9V/12V@3A）
  通過SEL1/SEL2信號控制分壓網絡，動態調整反饋環路：
  • SEL1=Low, SEL2=Low → 5V
  • SEL1=Low, SEL2=High → 9V
  • SEL1=High → 12V
    切換時通過MOSFET Q2快速放電至目標電壓，避免電壓殘留。

3. 高效能與低待機功耗

• 效率表現
  • 12V輸出：滿載效率90.68%（230Vac），符合EU CoC Tier 2標準（4點平均效率>88.3%）。
  • 待機功耗：<20mW（230Vac），優于行業標準。
• 關鍵設計
  • 輸入級π型濾波（C1-L1-C2）抑制差模噪聲。
  • 低ESR輸出電容（470μF固態電容）降低紋波（<150mV@12V）。

4. 保護與可靠性

• 多重保護機制
  • OVP/UVP ：通過ZCD引腳監測輔助繞組電壓，觸發閾值分別為14V（OVP）和3V（UVP），支持鎖存或打嗝模式。
  • 短路保護 ：輸出短路時進入打嗝模式，輸入功率<235mW（230Vac）。
• 熱管理
  • 滿載時關鍵元件溫度：
    • 主MOSFET（Q1）68℃（230Vac）
    • 同步整流MOSFET（Q5）62℃
    • 散熱設計通過雙面PCB布局優化（73x55mm，FR-4材質）。

5. EMI與PCB設計

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

6. 應用場景與擴展性

• 適用領域
  快速充電適配器、多設備USB供電、工業電源等。
• 開發支持
  提供現成模塊（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

該設計通過準諧振拓撲與同步整流的結合，實現了高效率、低待機功耗與高功率密度（36W/73x55mm）。STCH03L的集成化設計（內置高壓啟動、CC/CV控制）與SRK1000B的自適應同步整流技術，顯著簡化了外圍電路，同時滿足嚴苛的能效與安全標準，是多電壓USB充電器設計的優秀參考方案。

審核編輯 黃宇