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 5245 Hellyer Avenue San Jose, CA 95138, USA. Main: +1 408-414-9200 Customer Service Phone: +1-408-414-9665 Fax: +1-408-414-9765 Email: [email protected] Power Integrations reserves the right to make changes to its products at any time to improve reliability or manufacturability. Power Integrations does not assume any liability arising from the use of any device or circuit described herein. POWER INTEGRATIONS MAKES NO WARRANTY HEREIN AND SPECIFICALLY DISCLAIMS ALL WARRANTIES INCLUDING, WITHOUT LIMITATION, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE, AND NON-INFRINGEMENT OF THIRD PARTY RIGHTS. The products and applications illustrated herein (transformer construction and circuits external to the products) may be covered by one or more U.S. and foreign patents or potentially by pending U.S. and foreign patent applications assigned to Power Integrations. A complete list of Power Integrations' patents may be found at www.powerint.com. Power Integrations grants its customers a license under certain patent rights as set forth at http://www.powerint.com/ip.htm. On the Web www.powerint.com The PI logo, TOPSwitch, TinySwitch, LinkSwitch, DPA-Switch, PeakSwitch, EcoSmart, Clampless, E-Shield, Filterfuse, StackFET, PI Expert and PI FACTS are trademarks of Power Integrations, Inc. Other trademarks are property of their respective companies. ©2007, Power Integrations, Inc. A 02/08 DI-148