3 W 12 V 250 mA - Power Integrations - AC

DI-124参考设计
LinkSwitch-TN
®
超宽范围输入(57-580 VAC)反激式电源
应用
器件
输出功率
输入电压
输出电压
拓扑结构
仪表/工业
LNK304PN
3W
57 – 580 VAC
12 V, 250 mA
StackFET反激式
设计特色
• StackFETTM反激式拓扑在极宽的输入范围内输出全功率
• E-ShieldTM变压器结构减少了共模EMI(>10 dBµV裕量)
• 66 kHz开关频率和频率抖动降低了传导EMI
• 简单的ON/OFF控制器 - 无需反馈补偿
• 自动重启动功能:自恢复的开环、过载和短路保护
• 内置的135 ºC迟滞热关断
U1的漏极电压被VR1-3限制在450 V。这将U1和Q1的最大合成峰值
工作方式
交流输入经整流和滤波,合成为直流加到变压器初级绕组的一端。
耐压450 V的电容与并联平衡电阻叠加在一起以达到要求的电压额
定值。电阻R1到R4在出现突然失效的情况下提供保险功能。
L1、C1和变压器E-Shield绕组允许设计满足EN55022 B传导限制
并且有较好的裕量。
U1的操作不受StackFET结构的影响。当内部MOSFET导通时,
一个600 V MOSFET、Q1和U1配置成StackFET结构(cascode)。
U1的漏极驱动Q1的源极,同时Q1的漏极驱动变压器初级。
LinkSwitch-TN的使用进一步提高了效率,因为它的开关频率只
漏极电压扩展到1050 V。电阻链R6-R8给Q1的栅极提供启动充电,
R9阻尼高频振荡。一旦转换器工作起来,栅极主要由储存在
VR1-3电容中的电荷驱动。齐纳管VR4限制了Q1的栅极到源极的
电压。漏感能量被VR5和D9箝位,增加R10减小了振荡和由此产
生的EMI。
Q1也开通,把输入电压加到变压器初级。一旦初级电流达到
U1的内部限流点,MOSFET关断,储存的能量被传送到输出。
稳压通过ON/OFF控制来维持。开关周期根据进入U1反馈引脚的
电流进行使能/关断。这是非常理想的状态,因为这会使有效开
关频率随负载降低、开关损耗按比例递减和并使效率最大化。
有66 kHz。
C1
2.2 nF
250 VAC
D1
1N4007
D2
1N4007
D3
1N4007
D4
1N4007
C5
15 µF
450 V
PH1
R1
PH2
10 Ω 1 W
R2
10 Ω 1 W
PH3
R3
N
10 Ω 1 W
R4
C7
15 µF
450 V
10 Ω 1 W
D5
1N4007
R13
475 kΩ
0.5 W
C6
15 µF
450 V
C8
15 µF
450 V
R15
475 kΩ
0.5 W
R5
1k
D6
1N4007
D7
1N4007
D8
1N4007
L1
1 mH
VR5
P6KE150A
R6
680 kΩ
0.5 W
R14
475 kΩ
0.5 W
D9
UF4007
R7
680 kΩ
0.5 W
C9
5.6 nF
1 kV
R8
680 kΩ
0.5 W
R16
475 kΩ
0.5 W
VR4
1N5245B
15 V
LinkSwitch-TN
U1
LNK304PN
VR2
P6KE150A
VR3
P6KE150A
D10
UF4004
L2
12 V, 250 mA
Ferrite Bead
5
C2
470 µF
16 V
7
9
R10
200 Ω
C3
100 µF
16 V
1
10
T1
R9
10 Ω
VR1
P6KE150A
EEL16
NC
4
RTN
Q1
IRFBC20
R11
330 Ω
D
FB
U2B
PC817A
BP
U2A
PC817A
R12
1 kΩ
S
C4
100 nF
50 V
VR6
BZX79-C11
11 V
PI-4487-010208
图 1. 使用LinkSwitch-TN、以StackFET配置的3 W偏置电源原理图
www.powerint.com
January 2008
设计要点
80
在有高压DC母线的应用中,输入阶段(C9左边部分)可以
75
省掉。C9仍需要提供本地去耦。
长磁芯(EEL)是这种应用的理想选择,它可以提供更大的骨
架宽度以适应在高压操作时为满足安规而增加边缘的要求。
•
齐纳管VR1-3可以用一个P6KE540代替。
•
如果不要求低至57 VAC操作(最小100 VAC),电容C5到C8
的值可以减少到10 µF(100 VAC最小)。
70
Efficiency (%)
•
PI-4493-081806
•
65
60
55
50
•
R13-16和R6-8使用0.5 W电阻,提供充足的电压额定。
•
效率在高压时降低是由于开关损耗。通过在初级绕组层间加几
45
40
层胶带降低变压器电容,从而降低此损耗。
50
150
250
350
450
550
80
70
EN55022B Limits
QP
60
PI-4492-090706
AC Input Voltage (V)
AV
50
图 3. 满载效率与输入电压的曲线
变压器参数
磁芯材料
EEL16, gapped for ALG of 70 nH/t²
骨架
6+4 pin (Ying Chin YC-1604-1) with 3 mm +
3 mm tape margins
绕组细节
Shield: 23T, 2 × 36 AWG
Primary: 184T, 36 AWG
Shield: 12T, 2 × 92 AWG
Secondary: 30T, 29 AWG
绕线顺序(引脚号)
Shield (5–NC), tape
Primary (7–5), tape between layers
Shield (9–10), tape, 12 V / (4–1), tape 12 V (8– 6)
电感
Primary: 3.5 mH ±10%
Leakage: 160 mH (maximum)
初级谐振频率
500 kHz (minimum)
dBµV
40
30
QP
20
AV
10
0
-10
-20
0.15
1.0
10.0
MHz
图 2. 传导EMI(230 VAC,EN55022B限值,AV和QP结果)
100.0
表 1. 变压器设计参数(TIW = 三层绝缘线,NC = 无连接,FL = 飞线引脚)
Power Integrations
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B
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