掌握AC-DC交流线性稳压器的设计要点，打造出高质量电源系统

WD5201是一款紧凑型无电感设计的离线式线性稳压器，通过VSET管脚阻值调整，可轻松获得5V/3.3V/2.7V三种输出电压。它为偏置供电提供了简单而可靠的解决方案。

该芯片内部集成了多种功能模块，包括650V功率MOSFET、启动控制电路、VDD电压控制电路、AC信号同步检测电路和低压差稳压器等，确保高效、稳定的电源输出。

为了优化系统效率并降低待机损耗，WD5201通过智能控制交流能量输入进行精密调节。此外，该芯片还具备完备的带自恢复功能的保护功能，包括VDD欠压保护、VDD过压保护、输出过载保护、输出欠压保护、雷击浪涌保护和内置过温保护等，确保安全可靠地运行。

总的来说，WD5201极大地简化了电源设计工作。其广泛适用于多种场合，如家用电器、电视机、音响设备、空调、LED照明等领域。它的紧凑型无电感设计和全面的保护功能使其成为一款智能、高效且可靠的电源解决方案，为客户提供了更好的用户体验。

典型应用电路图

WD5201应用电路图

WD5201拥有高精度的输出电压，只有2%的误差，并且可选择5V、3.3V或2.7V的输出电压。其兼容性高，在输入电压范围广泛，80~305VAC均无需功率电感。

此外，WD5201不需要输入高压电容用于过滤，减少了器件种类，为结构设计提供更方便的选择，并降低了成本。

它具备短路保护和输出欠压保护等全面的保护功能，也有内置过热保护以确保安全运行。此外，WD5201优化了控制方式，大大提高了效率并实现快速动态响应。

采用SOP-8封装。

内部功能框图

WD5201内部框图

WD5201在启动阶段，会通过VIN管脚对VDD电容进行充电，内部高压电流源（10mA）提供电能。当VDD电压升至VDD_ON后，充电电流停止，IC开始正常工作，内部功率MOSFET取代高压电流源，对后级设备提供更稳定的电力支持。

为了确保其安全运行，WD5201内部集成了AC同步检测电路。它可以检测芯片VIN端对地内置的分压电阻，以控制内部功率MOSFET的充电。由于VIN端对地存在寄生电容，可能导致VIN电压过高、无法进入充电窗口。针对该问题，WD5201内部设计了主动泄放电路，以确保足够的输入能量可以在充电窗口期间对VDD进行快速充电，并使后续保护逻辑能够顺利展开和重启运作。

另外，WD5201的输出电压可根据需要进行调整。只需通过VSET管脚调整即可获得2.7V、3.3V或5V三档输出电压。当VSET管脚悬空时输出3.3V，接地时输出2.7V，而连接100欧姆电阻到地时则将输出5V，进行更为灵活的应用。

保护机制

WD5201的输出电流限制电路可以检测LDO输出电流并直接控制其通断。为了避免短路或过载时LDO输出电流过大导致芯片损坏，典型的输出电流限制值设置为138mA。短路或过载发生时，该电路会限制最大输出电流，同时随着输出电压的降低触发输出欠压保护。

当输出功率超过了WD5201所能提供的最大功率时，输出电压会随之降低。如果输出电压降低值已经达到其额定电压的12.5%，则会触发输出欠压保护，LDO关闭并等待2个AC周期后重启。

另外，当系统负载加重输出电压下降时，WD5201会触发输出欠压保护。如果连续触发欠压保护超过50ms，则系统将触发过载保护，关闭内部功率MOSFET和LDO输出，并计时640ms进行自恢复延迟时间后进入自愈重启过程。与此同时，VDD电压被内部高压电流源上拉至VDD_OVP。

在开机以后，WD5201将开启VDD过压保护功能。在AC充电窗口期间，VDD电压有两种行为模式。一种是在当前充电窗口期间VDD电压上升至OVP触发电压（典型值为7.8V），则WD5201会关闭内部功率MOSFET并限制VDD的最高电压。另一种情况是在当前充电窗口期间VDD无法上升至OVP触发点，则内部功率MOSFET被AC同步检测信号关闭，并等待下一个充电窗口继续充电。通过这种方式，AC交流输入能量仅在主线低压部分进行传递，从而降低了内部功率MOSFET的损耗。当内部功率MOSFET打开时，输入电流对VDD电容和负载提供能量；而当MOSFET关闭时，则由VDD电容放电对负载提供能量。

审核编辑：汤梓红