DI-163参考设计TinySwitch-III - Power Integrations - AC

DI-163参考设计
TinySwitch-III
®
具备过压锁存(OVP)关断保护功能的宽范围机顶盒电源
应用
器件
输出功率
输入电压
输出电压
拓扑结构
机顶盒
TNY277PN
15 W
85 – 300 VAC
3.3 V, 5 V, 8 V, 22 V
反激式
馈使能或禁止其集成MOSFET的开关,以维持输出电压的稳定。
设计特色
•
多路输出电源
3.3 V和5 V输出端的部分电流流入并联稳压器(U3),后者控制流
•
出色的交叉调整率
经U2中LED的电流。从而使成比例的电流被拉出EN/UV脚。一旦
•
两路输出加权稳压
电流超过EN/UV引脚的关断阈值电流(115 mA),将跳过开关周期。
•
极高能效
当EN/UV引脚流出的电流低于关断阈值电流时,开关周期将重新
•
符合CEC/能源之星2008对工作模式效率的要求(要求为
使能。对关断阈值进行调制,以防止群脉冲的发生并确保电流脉
68.1 %,可达到77 %)
冲均匀间隔,从而改善输出纹波,提高整机效率。
•
空载功耗低(在230 VAC交流输入时< 150 mW)
•
符合CISPR-22/EN55022B对传导EMI的限制
U1的锁存关断特性可以提供输出过压保护。一旦因元件故障而造
•
自动重启动功能允许无限制的短路输出
成反馈环路开环时,会使输出电压升高,从而影响到C6上的偏置
绕组输出电压。一旦输出电压超过VR1和BP/M引脚电压的总额定
工作原理
图1中所示的TinySwitch-III多路输出电源可以提供15W的输出
值(约为53 V),电流便会流入BP/M引脚。当此电流超过7 mA时,
功率。典型的应用包括机顶盒或DVD播放器,它们都要求使用多
将触发锁存关断电路。断开交流输入后,MOSFET开关将被禁
路输出反激式电源。
止,直到BP/M引脚电容(C4)放电到4.8 V以下。
二极管D1、D2、D3和D4以及电容C2和C3可以对AC输入进行整
通过在初级绕组旁边的同一绕组层上使用3.3 V和5 V绕组来降低
流和平滑。电容C3、C2、C8和电感L2提供差模和共模EMI滤波。
次级漏感以及加权稳压(从两个输出端获得反馈),可以在5 V和
U1中的控制器通过光耦合器U2接收来自次级的反馈,并根据该反
3.3 V输出端实现良好的交叉稳压性能。
C18
470 pF
500 V
C8
1.0 nF
250 VAC
T1
EF25 10
1
R1
47 kΩ
2W
D1, D2
1N4007
F1
2A
L2
1.0 mH
85-300 MOV1
VAC 320 VAC
C2
22 µF
450V
R2
220 Ω
0.5 W
C7
10 nF
1 kV
2
9
NC
3
D8
MUR120
D10
1N5822
L4
3.3 µH
R15
100 Ω
R8
10 kΩ
C12
100 µF
35 V
C14
L5 470 µF
3.3 µH 35 V
C13
470 µF
35 V
C15
470 µF
35 V
6
22 V, 0.4 A
C10
100 µF
35 V
L3
3.3 µH
C11
100 µF
35 V
D9
BYV27-200
7
C3
22 µF
450V
C9
470 µF
35 V
8
D5
BA159
L2
3.3 µH
D7 MUR120
5 V, 0.45 A
R12
47 Ω
VR1
47 V
D
D3, D4
1N4007
EN/UV
RTN
R4
20 Ω
5
R6
21 kΩ
3.3 V, 0.75 A
C16
470 µF
35 V
4
TinySwitch-III
U1
TNY277PN
8 V, 0.1 A
D6
UF4003
C6
1 µF
63 V
U2A
R14
1 kΩ
R5
47 Ω
R17
10 kΩ
1%
R18
15 kΩ
1%
C17
100 nF
BP/M
S
C5
100 nF
50 V
C4
10 µF
U2B
PC817D
U3
TL431
2%
R16
10 kΩ
1%
PI-4872-020708
图 1. 使用TinySwitch-III的15 W机顶盒电源的电路设计
www.powerint.com
February 2008
设计要点
100
元件D5、R1和C7构成了RCD箝位电路,可以在关断期间吸收
90
漏感能量。当C7与变压器初级漏电感发生谐振时,部分能量将
80
被重新利用并耦合到次级端。电阻R2可以阻尼这一谐振振荡并
70
提高EMI性能。
二极管D5是反向恢复时间tRR为250 ns的快速二极管,可以使用
成本更低的1 N4007GP(玻璃钝化类型)二极管来代替。
•
•
40
以适应环境温度。例如,在开放式架构应用中,可以通过将
30
C5的值从0.1 mF更改为10 μF来使用TNY276PN器件。
20
为了防止空载功耗增加或误触发OVP,应仅在输出电压超出标
10
入BP/M引脚。
0
0.15
1.0
10.0
100.0
MHz
为增强初级绕组与次级绕组间的耦合,应在同一绕组层上使用
图 3. 在230 VAC交流输入且输出端接地时最差情况下的传导EMI
(显示CISPR-22极限线)
3.3 V、5 V和8 V的绕组。
•
50
U1的可选电流限流点允许对电流限流点和器件大小进行优化,
准稳压范围时选择VR1进行导通。电阻R5用于防止过量电流流
•
60
dBµV
•
PI-4877-102507
•
为使电流在共模浪涌期间远离U1,Y1电容C8需要连接在次级
回路和直流总线之间。
变压器参数
PI-4871-102507
85
Efficiency (%)
83
80
磁芯材料
EF25
NC-2H or equivalent,
gapped for ALG of 420 nH/t2
骨架
EF25, 10 pin, Horizontal
绕组详情
3 mm margins on both sides of bobbin to meet
safety
Shield: 14T × 2, AWG29, tape
Primary-1: 29T × 1, AWG29, tape
Bias: 11T × 2, AWG29, 3 layers tape
3.3 V: 2T × 2, AWG25
5 V: 1T × 1, AWG25 (same layer as 3.3 V)
8 V: 1T × 1, AWG25 (same layer as 3.3 V),
1 layer tape
22 V: 8T × 2, AWG29, 3 layers tape
Shield: 1T Foil 2 mils thick, tape
Primary-2: 29T × 1, AWG29, 2 layers tape
绕组顺序
Shield (1 - NC), Primary-1 (3-2), Bias (4-5), 3.3 V
(7-6), 5 V (8-7), 8 V (9-8), 22 V (10-9), Shield
(NC-1), Primary-2 (2-1)
初级电感量
1547 mH, ±10%
初级谐振频率
500 kHz (minimum)
漏感
40 mH (maximum)
78
75
73
70
85
115
135
180
Line Voltage (VAC)
图 2. 不同输入电压下的满载效率
230
300
表 1. 变压器参数。(NC = 无连接,TIW = 三层绝缘线)
Power Integrations
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C
02/08
DI-163