在現代電子設備中，開關電源芯片因其高效能轉換和小尺寸特性而被廣泛應用。KP3501AVGA 是一款高性能、低成本的非隔離式 5V100mA SOP-4 開關電源芯片，專為小家電電源和輔助電源設計，能夠提供高精度的 5V 輸出，同時具備多種保護功能和優(yōu)化的系統(tǒng)成本。本文將詳細介紹 KP3501AVGA 的主要特點、內部架構、電氣參數以及應用電路，幫助工程師更好地理解和應用這款芯片。

KP3501AVGA 芯片概述

KP3501AVGA 是一款專為降壓型和升降壓型電路設計的非隔離式 PWM 功率開關芯片。它采用高壓單晶圓工藝，集成了 500V 高壓 MOSFET 和控制器，支持高精度 5V 默認輸出，適用于小家電電源和輔助電源等應用場景。該芯片通過優(yōu)化設計，實現了超低待機功耗（小于 50mW）和高效率的能量轉換。

1.1 主要特點

• 高精度 5V 輸出：KP3501AVGA 提供高精度的 5V 默認輸出，適用于多種應用場景。
• 集成高壓 MOSFET：內置 500V 高壓 MOSFET，減少了外部元件數量，降低了系統(tǒng)成本。
• 超低待機功耗：芯片設計有輕重載模式，可輕松實現低于 50mW 的待機功耗。
• 多種保護功能：集成過載保護（OLP）、過熱保護（OTP）、逐周期電流限制（OCP）、異常過流保護（AOCP）、前沿消隱（LEB）和 VDD 欠壓保護等多種保護功能，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
• 支持多種拓撲：支持降壓和升降壓拓撲，適用于不同的電源轉換需求。

1.2 典型應用

• 小家電電源：適用于各種小家電設備，如電吹風、電熨斗等。
• 輔助電源：為電子設備提供穩(wěn)定的輔助電源，確保系統(tǒng)正常運行。

內部架構與功能

2.1 內部功能框圖

2.2 功能描述

• 高壓啟動：KP3501AVGA 內置高壓啟動電路，能夠在輸入電壓較低時啟動，確保系統(tǒng)在寬電壓范圍內穩(wěn)定工作。
• 軟啟動：芯片內置軟啟動功能，啟動時電流逐漸增加，避免啟動瞬間的電流沖擊。
• 輕載模式：在輕載條件下，系統(tǒng)工作在斷續(xù)模式下，KP3501AVGA 會自動降低峰值電流基準，以滿足超低待機的要求。
• 過載保護：當輸出電流超過設定閾值時，芯片會進入過載保護模式，停止開關動作，保護系統(tǒng)免受損壞。
• 過熱保護：當芯片結溫超過 155℃時，系統(tǒng)進入過熱保護模式，停止開關動作，保護芯片免受高溫損壞。
• 逐周期電流限制：芯片內部差分采樣電路采樣流經高壓 MOSFET 的電流，當電流超過設定閾值時，MOSFET 立即關斷，直至下一個周期重新開通。

電氣參數

3.1 推薦工作條件

3.2 電氣參數

管腳功能描述

(2) I – 輸入；O – 輸出；P – 功率；G – 地。

典型應用電路

5.1 降壓型電路

5.2 參數選擇

• 電感選擇：為確保系統(tǒng)工作穩(wěn)定，推薦 KP3501AVGA 系統(tǒng)工作于淺度 CCM 狀態(tài)，即電感電流紋波 ΔI 接近于 OCP 峰值電流 (210mA)。具體感量計算公式如下：
  $$L=\frac{(V_o+V_f)\times T_{off\_min}}{\Delta I}$$
  其中：
  • $V_o$：輸出電壓
  • $V_f$：續(xù)流二極管壓降
  • $T_{off\_min}$：IC 設定內部最小 Toff 時間，約 20μs
  • 選擇感量 $L=0.68$mH、飽和電流 $I_{sat}>210$mA 的電感。
• 輸出電容選擇：對于常規(guī)的 5V-100mA 規(guī)格，輸出電容根據實際紋波電壓需求選擇 100μF-220μF 即可。
• 假負載選擇：需在空載輸出電壓和待機損耗上折中。一般而言，KP3501AVGA 系統(tǒng)推薦假負載阻值范圍在 1-2kΩ 范圍內，假負載損耗控制在 10-15mW 左右即可。

封裝尺寸

KP3501AVGA 采用 SOP-4 封裝，具體尺寸如下：

總結