戴尔LA65NS0-00型适配器电路电路图纸 .jpg

戴尔LA65NS0-00笔记本电源适配器，标称输入电压为交流100-240V（50-60Hz），输出电压为直流19.5V（3.34A），额定功率65W。最近检修了几个该型适配器，感觉其中一例故障比较特殊，因此，依据实物绘制了它的电路原理图（见图1所示），希望将其工作原理分析和故障检修过程呈献给广大《电子报》读者。

图1

一、电源管理芯片FA5518简介

适配器电路采用富士电机（Fuji Electric）生产的电流型开关电源控制芯片FA5518作为管理控制芯片，该芯片采用SOP-8贴片封装形式，工作电压为13V～28V，正常情况下工作频率为60kHz，轻负载时自动降频工作，输出可直接驱动MOSFET功率开关管。内置启动控制电路、软启动电路、振荡电路、脉宽调制（PWM）控制电路、过压欠压过载检测和保护电路，内部框图如图2所示，各引脚功能如表1所示。

图2

表1：FA5518引脚功能说明

1.启动功能

FA5518芯片内置了启动电路（START），通过VH（8脚）与高压（额定500V）电路连接，接通交流电后，启动电路由VH脚为VCC（6脚）所接电容提供3-1.7mA的充电电流，当VCC电压达到13V时，芯片开始软启动工作，OUT（5脚）开始输出脉冲信号，驱动外接MOSFET功率管工作，完成启动功能。电路正常工作后，启动电路切断流向VCC脚的电流，由高频开关变压器的副边绕组向VCC供电。

2.软启动功能

芯片完成启动过程后，内部10uA恒流源向CS（1脚）所接电容充电，随着CS脚的电位逐步升高，OUT（5脚）输出脉冲的占空比由小到大逐渐增加，使MOSFET功率开关管的平均电流逐步提高，直至适配器输出电压达到设计值，CS脚电压大于FB（2脚）电压，OUT脚输出脉冲的占空比由FB脚电压控制。从而实现软启动。

3.振荡和脉宽调制功能

芯片FA5518内含一个振荡电路（OSC），在VCC脚电位高于13V时开始工作。分别产生占空比为80%的脉冲信号、到消隐电路（Blanking）的窄脉冲触发信号以及到电流比较器（IS comp）的斜率补偿信号（占空比大于30%时产生）。正常工作情况下，振荡电路产生60kHz的脉冲信号，经脉宽控制电路向OUT（5脚）输出占空比可变的脉冲信号。当FB（2脚）电压低于1.0V时，振荡器输出脉冲的频率开始线性下降，当FB脚电压下降到约0.45V时，振荡电路产生最低频率为1.5kHz的脉冲信号，当FB脚电压低于0.33V时，振荡电路停振，OUT输出被置为低电平。

振荡电路输出的窄触发脉冲信号经消隐电路展宽，作为PWM锁存器（F.F.）的置位信号；MOSFET源极电流的取样信号经IS（3脚）输入，与FB（2脚）输入信号降压后的电压，分别作为电流比较器（IS comp）的同相和反相输入信号，电流比较器的输出作为PWM锁存器（F.F.）的复位信号；通过对PWM锁存器的置位和复位，实现对OUT脚输出脉冲信号的脉宽调制。FB（2脚）的电位升高，PWM锁存器的置位和复位时间差增加，OUT脚输出脉冲信号的占空比增大；FB脚的电位下降，OUT脚输出脉冲信号的占空比减小。OUT脚输出信号的最小脉冲宽度由消隐电路和线路延时决定，为800ns；当电流比较器不能产生PWM锁存器的复位信号时，振荡器产生的占空比为80%的脉冲信号经放大后由OUT脚输出。

4.过载、过压、欠压保护功能

正常情况下，芯片FA5518的FB（2脚）电位在3V以下，CS（1脚）电压被内部齐纳二极管钳位在4V。

如果负载过重，将引起适配器输出电压下降，经过相应外部电路的作用，使FB脚的电位上升，当该电位达到或超过3.5V时，过载保护比较器（OverLoad）切断片内4V钳位二管的接地端，5uA恒流源开始向CS脚所接电容充电，当CS脚电位上升到8.2V时，比较器（Latch）关闭片内的5V电路，将OUT输出脚强置为低电平，同时芯片进入闩锁状态。

当芯片供电VCC脚的电位升高到28V以上时，1mA恒流源开始向CS脚所接电容充电，由于内部4V钳位二极管的最大吸收电流只有35uA，CS脚的电位将快速上升，同上述，OUT脚被强置为低电平，芯片进入闩锁状态。

当芯片供电VCC脚的电压跌落到9V以下时，欠压保护电路（UVLO）起作用，关闭片内的5V电路，将OUT脚和CS脚强置为低电平，芯片进入锁闭状态，并复位启动电路。

芯片进入闩锁状态的时间长度，与CS脚所接电容容量成正比，与对该电容的充电电流成反比。切断VH（8脚）供电或强使CS脚电位低于7V，可解除芯片的闩锁状态。

二、电路组成与工作原理

适配器电路主要由干扰抑制与高压整流滤波电路、DC/DC变换电路、稳压控制电路以及输出过压过流过热保护等电路构成，图1中元件标号为读者自己标注，有些贴片电容未标注容量，电阻阻值未标注单位的缺省为Ω，IC01各脚所标电压为空载时所测。

1.干扰抑制与高压整流滤波电路

交流市电经保险管F01和由L01、C001、R01、R02及L02构成的电磁干扰抑制（EMI）电路，进入由整流全桥BD01和电解电容C051构成的高压整流滤波电路。如果输入为220V交流电，将为DC/DC变换电路提供约300V左右的直流高压。

2.DC/DC变换电路

主要由IC01（FA5518）及其外围元件、MOSFET功率管Q050、高频脉冲变压器T101、输出整流二极管D04、输出滤波电容C204～C206等元件构成。实现高频脉冲信号产生、电压变换和稳压控制等功能。

（1）高频脉冲信号产生功能

接入交流市电后，经二极管D02和电阻R09向IC01的VH脚提供启动电流，IC01内的启动电路向VCC脚所接电容C054和C05充电，当VCC脚电压达到13V时，IC01内的振荡器、软启动电路开始工作，OUT脚输出宽度逐渐增大的脉冲信号，驱动MOSFET功率开关管Q050连续不断地开关工作。当电路输出电压达到19.5V后，开关变压器T101副边3-4绕组提供的电能足以维持IC01工作，VCC供电由T101副边3-4绕组电压经D3整流、R07限流、C054和C05储能滤波后提供。IC01的CS脚所接电容C06为软启动电容，CS脚电压被钳位在4V。

（2）电压变换过程

IC01的OUT脚输出的脉冲信号经R12控制MOSFET功率开关管Q050重复不断地导通和截止。当Q050导通时，主电路300V高压电为高频开关变压器T101的初级1-2绕组提供充磁电流。当Q050截止时，T101的次级5-8绕组产生反激脉冲电压，经输出整流二极管D04整流、电容C204-C206滤波，向外接负载提供平滑的低压直流输出，释放T101中储存的磁能。

       高频开关变压器T101初级1-2绕组两端所接D01、R03-R06、C03以及C09构成消尖峰电路，用于消除Q050截止时T101初级绕组产生的反向高压尖峰脉冲，保护Q050不被反向击穿损坏。电阻R051（0.24Ω）为Q050源极电流的取样电阻，它产生的取样电压经C08 平滑后，由R14反馈到IC01的IS脚，与FB脚或CS脚的电压共同作用，控制OUT脚输出信号的脉冲宽度。在T101副边3-4绕组和IC01的IS脚之间接入的大阻值电阻R15，为IS脚引入一个很小的负激励，可使适配器在空载的情况下仍能工作。

       3.稳压控制电路

适配器额定直流输出电压为19.5V，电路通过检测输出电压的波动，动态改变IC01的FB脚电位，调整MOSFET功率开关管Q050的导通/截止时间比，实现对19.5V直流输出电压的稳定控制。电路由内含2.5V稳压器的电压比较器IC04（TSM103AI）（A比较器）、光耦合器IC03 、电阻R24-R28、电容C14和C07构成。IC04的3脚（正相端）电压被内部稳压器稳定在2.5V，输出19.5V电压经R24、R25分压（2.5V）后接到IC04的2脚（反相端）。当输出电压因某种原因下降时，IC04的2脚电压下降，3脚电压不变，1脚电压升高，使流过光耦合器IC03 内发光管的电流减小，IC03内光敏三极管的导通程度下降，IC01的FB脚电位上升，IC01的OUT脚输出脉冲信号的占空比增大，Q050的导通时间增加，高频开关变压器T101所储存的磁能增加，T101次级绕组产生的反激电压升高，经D04、C204-C206整流滤波，使输出电压升高。反之，当输出电压变高时，IC04的2脚电压上升，1脚电压下降，流过光耦IC03 内发光管的电流增大，IC03内光敏三极管的导通程度增强，IC01的FB脚电位下降，使IC01的OUT脚输出脉冲信号的占空比减小，输出电压降低。如此，不断地动态控制，使适配器的19.5V直流输出电压保持恒定。

4.输出过压过流过热保护电路

（1）输出过压保护

电路由光耦合器IC02、齐纳二极管ZD01、电阻R34、R10、电容C06等元件构成。当输出电压高于21.5V时，ZD01被击穿导通，输出电压经ZD01、R34点亮光耦IC02内的发光二极管，IC02内的光敏三极管充分导通，IC01的供电VCC经电阻R10和IC02内的光敏三极管，为IC01的CS脚提供比芯片内部4V钳位二极管最大吸收电流（35uA）大得多的电流，使IC01的CS脚电位快速升高，当该电位高于8.2V时，芯片内部保护机制将OUT脚强置为低电平，使Q050截止。同时，IC01进入闩锁状态，适配器停止工作。

（2）输出过流保护

电路由电压比较器IC04（TSM103AI）的B比较器、光耦合器IC02、输出电流取样电阻R31（27mΩ的康铜丝）、R22、R23、R29、R30、C15～C17及电容C06等元件构成。IC04的3脚的2.5V电压，经R22、R23分压后，为IC04的6脚提供约96mV的参考电压，当负载电流大于3.5A时，康铜丝电阻R31两端将产生大于96mV的电流取样电压，该电压经R30加到IC04的5脚，IC04的7脚输出电压将升高，该电压经R29点亮光耦IC02内的发光二极管，与上述过程一样，IC01的CS脚电位快速升高，保护机制将OUT脚强置为低电平，Q050截止。同时IC01进入闩锁状态，适配器停止工作。

（3）过热保护

电路由三极管Q02、负温度系数电阻RT100、光耦合器IC02、电阻R32、R33、电容C06等元件构成。RT100安装于紧靠输出整流管D04的位置，在D04发热严重时，RT100的阻值变小，19.5V输出电压经R32、RT100、R33分压，使Q02的基极电压升高，当Q02导通时，点亮光耦IC02内的发光二极管，与上述过程一样，IC01自动将OUT脚强置为低电平，Q050截止，同时IC01进入闩锁状态，适配器停止工作。

5.信息存储电路

在适配器的输出接线处，有一个T092封装的集成电路IC301，这是一个型号为DS2501的EPROM存储芯片，片内了存储了该适配器的ID、额定功率等参数。戴尔笔记本通过电源插头的中心小针（对应兰色线），采用1线串行方式读取适配器的型号等参数。如果该芯片损坏或所读参数不正确，笔记本将不能对电池充电。