DI-148参考设计PeakSwitch

DI-148参考设计
PeakSwitch
®
用于音频放大器的多路输出反激式电源,使用磁放大器获得更好的交叉稳压
应用
器件
输出功率
输入电压
输出电压
拓扑结构
音频
PKS607YN
75 W, 126 W峰值
195 - 265 VAC
±26 V, ±15 V, 5 V
反激式
设计特色
• 可有效替换家用音频系统中使用的线性变压器电源
• 大幅减轻产品重量,从而节约音响机箱成本
• 在反激式拓扑结构中,使用获得专利的磁放大器(mag amp)方
法实现两个主输出的高精度交叉稳压
•
•
•
•
•
工作原理
图1中所示的通用输入电源有多路输出:±26 VDC、±15 VDC和
+5 VDC。±26 V输出都可以提供2.42 A峰值的最小输出电流(受温
度影响)和1.45 A的连续输出电流。此外不仅稳压,而且更为重要
的瞬态响应,在整个负载范围内(空载到满载)都极为出色。
元件数量少,紧凑轻巧
高能效
• 满载时效率大于82%
• 在265 V交流输入时的空载功耗小于800 mW
• 减少了散热片的使用并省去了独立待机电源
出色的瞬态响应提高了音频质量
集成的频率调制特性加上简单的EMI滤波器,能使设计符合
CISPR-22/EN55022B传导EMI要求(见图2)
集成的安全及可靠性能:
• 精确的、自动恢复且具有迟滞特性的过热关断功能使PCB板
的温度在各种条件下均维持在安全范围内
• 在输出短路及反馈环路开环时进入锁存关断状态
U1中的控制器可跳过开关周期,根据馈入到其EN/UV引脚的电
流对输出电压进行调节。当从此引脚流出的电流超过240 µA时,
将产生一个低逻辑电平(禁止)。在每个周期开始时,都会对
EN/UV引脚状态进行采样;如果为高电平,功率MOSFET会在
那个周期导通(启用),否则功率MOSFET将仍处于关闭状态
(禁止)。启动时,开关被抑制,直到流入EN/UV引脚的电流大
于25 µA时,输入电压超出欠压阈值为止。
在±26 V (52 V)输出上通过VR4、U2A和VR5来关闭初级侧反馈电
路。这可以确保±26 V输出上的电压总和得以调节。为了改善交
叉稳压,在±26 V输出电路中使用了两个独立的磁放大器
C9
2.2 nF
250 VAC
R16
68 7
1/2 W
15 V, 150 mA
C23
330 pF
C27
OUT 47 MF
10 V
U5
LM78L05
GND
IN
1
D7-8,D16-17
1N4007
VR1
P6KE91A
C6
470 pF
1 kV
C7
4700pF
1 kV
VR2
P6KE91A
R6
1507
1/2 W
C45
100 MF
400 V
D6
UF4002
2,3
VR3
P6KE91A
R7
2.2 7
11
4
8,9
R53
68 k7
7 1/2 W
t
O
D3 1N4148
6
C47
1 nF
50 V
T1
EER28
R4
2 M7
PeakSwitch
U1
PKS607YN
C1
330 nF
275 VAC
D
R5
2 M7
S
R2
R1
1.3 M7 1.3 M7
C17
220 pF
250 VAC
R51
100 7
1/2 W
R3
4.7 k7
C18
220 pF
250 VAC
C48
33 pF
1 kV
L
PE
R47
2.7 k7
R49
10 7
1/2 W
R50
10 7
D22
1N4148
D20
SB160
Q2
MPSA42
C13
330 MF
50 V
C20
680 nF
50 V
5 V, 150 mA
-15 V, 150 mA
C28
100 MF
25 V
C16
680 nF
50 V
RTN
-26 V, 1.45 A
RTN
C26
100 MF
25 V
D5
BYV32200
VR4
1N5253B
25V
C34
100 nF
50 V
R48
5.1 k7
1/8 W
R24
510 7
C10
330 MF
50 V
C11
C15
330 MF 680 nF
50 V 50 V
26 V, 1.45 A
R21
130 7
D21
1N4148
R43
1 k7
U2B
PC817D
Q3
2N3904
OUT
U8
LM7915
GND
C14
330 MF
50 V
C19
100 MF
25 V
D13
BAV20
C8
2.2 nF
250 VAC
EN/UV
GND
L3
MP1305
C5
47 uF
35 V
BP
F1
3.15 A
C50
470 pF
100 V
5
RT1
D9
BYV32200
C49
470 pF
100 V
N.C.
IN
IN
R52
L2
68 k7
1/2 W MP1305
10
D2
UF4005
L1
10 mH
OUT
U6
UA7815
GND
12
U2A
PC817D
R23
510 7
C4
330 nF
R46
5.1 k7
1/8 W
D12
BAV20
Q1
2N5401
N
195 - 265
VAC
D11
1N4148
D19
1N4148
VR5
1N5254B
27 V
R26
2 k7
U7A
LM358P
R45
2.7 k7
D18
SB160
C35
220 nF
50 V
3
2
R44
100 k7
R27
1 k7
C37
10 nF
50 V
D10
1N4148
R30
49.9 k7
1%
R32
1 k7
C46
47 MF
10 V
C39
1 nF
50 V
PI-4884-021108
R31
49.9 k7
1%
图 1. 75 W连续输出、126 W峰值的音频放大器电源的电路设计
www.powerint.com
February 2008
mag amps)。磁放大器是一种饱和电抗器或电感,它采用具有矩
形B-H曲线的磁芯材料。它可以通过调节磁放大器的电流(磁通)
调节阻断电流的周期。
通过调节L2和L3的电流,U7A、Q1和Q2形成的电路可以控制
变压器中存储能量的份额,当PeakSwitch内部MOSFET关断时向
+26 V和-26 V输出提供能量。在极端情况下,即一个输出满载而
另 外 一 个 空 载 , 几 乎 所 有 能 量 都 会 提 供 给 满 载
输出。重要的是,不可同时阻断两路输出,否则将导致
箝位过度损耗。即使负载瞬态非常大(音频电源通常为25%100%),两个输出上的输出稳压仍需保持在±5%的范围内。
共模扼流圈L1与两个Y电容C8和C9构成共模EMI滤波器。共模扼
QP
60
AV
50
40
30
20
10
0
-10
-20
0.15
1.0
10.0
100.0
MHz
图 2. 在230 VAC输入且输出端接地情况下的传导EMI(最差情况下)
变压器参数
流圈L1还可以同X电容C1配合工作,提供差模EMI滤波。
设计要点
• 由于音乐源的高峰值因数,因此可使用体积较小的散热片。
• ±15 VDC和+5 VDC辅助输出从线性稳压器获得。为了限制线性
稳压器(5 V和15 V)中的功率耗散,向变压器T1另外添加了一
个18 V输出。
• 由于X电容C1的值大于0.1 μF,因此认证机构的安全要求规定R1
和R2应当用于为C1放电。选用电阻R1和R2,且需满足 (R1 + R2) ×
C1≤1s。
• 为了减少开关周期分组,使用高增益光耦器U2来驱动小型信号
晶体管Q3,可以将电流从EN/UV引脚拉出。电容C34向反馈信
号添加高频率增益。
• 在三线绕制系统中,将Y电容(C17、C18)放置在相线/零线
与地线之间,有助于减少共模EMI。
• 磁芯大小和绕组线径大小(见表1)是根据峰值功率的平均值
和连续输出功率的平均值进行选择的。
• 在U1漏极和源极之间添加了RC缓冲器(R51和C48),用于降
低辐射EMI。
PI-4885-110707
70
dBµV
为了改善交叉稳压,本电路设计中采用了两个磁放大器(L2和
L3)。这与音频设计特别相关,因为功率是在各种音频频率下由
电源提供的。最高输出功率分量出现在较低的频率,在频率较低
下,各输出交替(并非同时)提供电流。
80
磁芯材料
EER28 NC-2H or equivalent,
gapped for ALG of 139 nH/t²
骨架
EER28, 12 pin, Vertical
绕组详情
Add 3 mm margins on both sides of bobbin
Primary: 16T × 2, AWG30, tape
Shield: 1T × 1, foil 2 mils thick, 3 layers tape
+26 V: 8T × 2, AWG23, 1 layer tape
-26 V: 8T × 2, AWG23, 1 layer tape
18 V: 6T × 2, AWG28, tape
Bias: 5T × 2, AWG30, tape
Primary: 17 T × 2, AWG30, 2 layers tape
绕组顺序
Primary (4–2), Shield (NC–1), +26 V (7–8), -26 V
(9-11), 18 V (12-10), Bias (5-6), Primary (2-1)
初级电感
151 mH, ±20%
初级谐振频率
2 MHz (minimum)
漏感
5 mH (maximum)
表 1. 变压器参数。(NC = 无连接,TIW = 三层绝缘线)
Power Integrations
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San Jose, CA 95138, USA.
Main: +1 408-414-9200
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©2007, Power Integrations, Inc.
A
02/08
DI-148