DI-177参考设计 TinySwitch-III ® 用于电炉控制的9 W、可承受高环境温度的电源设计 应用 器件 输出功率 输入电压 输出电压 拓扑结构 电炉控制 TNY279PN 9W 165 – 265 VAC 9V 反激式 设计特色 • 工作环境温度高(TAMB = 105 °C) • 极高能效 • 符合CEC 2008对带载模式效率的要求（要求为68.8%，可达 到82%） • 在265 VAC输入时的空载输入功率< 150 mW • 增强保护功能 • 迟滞过热关断保护 • 自动重启动功能提供输出短路保护 • 满足EN55022B传导EMI限值，EMI裕量>8 dBμV 工作原理 高工作环境温度要求电源具有较高效率，以减小自身的热量。 TinySwitch-III器件能够提供高效率、低成本解决方案，因此非常 适合此类应用。 U3中的控制器通过光耦合器U2接收来自次级的反馈，并根据该反馈 使能或禁止其集成的MOSFET的开关，以维持输出电压的稳定。根 据输出电压的大小，电流流经VR2、R6以及U2中的LED。等比例的 电流从EN/UV脚被拉出。如果从EN/UV引脚流出的电流超过115 μA的关断阈值电流，将会跳过开关周期。当EN/UV引脚流出的电流 低于关断阈值电流时，将会使能随后的开关周期。 对关断阈值进行调制，以防止群脉冲的发生并确保电流脉冲均匀 间隔，从而提高输出纹波及整体效率。通过调整使能脉冲与禁止 脉冲的比率，可以维持输出稳压。这也可以使转换器和负载的效 率得到优化。 为了提高效率，U3将在降低的电流限流点模式下进行工作。通过 调节旁路电容C5的值，可以将器件的内部电流限流点设定为较低 的值。在降低的电流限流点模式下，MOSFET的R DS(ON)损耗将降 图1中所示的反激式电源可以在165 - 265 VAC的输入电压范围内 工作。它能够提供9 V、1 A的输出电流，非常适合电炉控制等在 高环境温度下的应用。 低，同时将提高整体效率，这点对于本应用来说是至关重要。 AC输入电压由D1-D4进行整流，由C1和C2进行滤波。保险丝 F1在发生严重故障时保护。电感L1、L3以及电容C1、C2和C9提 供差模滤波。Y电容C4提供共模滤波。 度振荡，因而可以提高EMI裕量。 L3 Ferrite Bead 元件D5、R1、R2、VR1和C3形成箝位电路。这种VR1和R1的串联 设计可以降低空载和待机模式下的箝位损耗。电阻R2用于抑制过 C4 2.2 nF 250 VAC VR1 P6KE150A R2 100 7 1 10 C9 165 - 265 47 nF VAC 275 VAC C7 1200 MF 16 V C2 10 MF 400 V 5 T1 EF20 TinySwitch-III D U3 TNY279PN C8 100 MF 25 V RTN 4 D5 1N4007GP C1 10 MF 400 V D7 SB3100 9 V, 1 A 6 3 D1-D4 1N4007 L2 Ferrite Bead C3 10 nF 1 kV R1 1 k7 F1 3.15 A C10 R8 100 pF 100 7 1 kV C6 1 MF 50 V D6 BAV20 R7 30 k7 VR2 1N5237B 8.2 V R6 240 7 EN/UV S L1 1000 MH C5 1 MF 50 V U2 PC817A PI-5013-032808 BP/M 图 1. 适用于高环境温度应用的9 W电源电路图，使用TNY279PN设计 www.powerint.com March 2008 输出由二极管D7进行整流，由低ESR电容C7进行滤波。后级滤波 （L2和C8）可以进一步降低主输出上的开关纹波和噪音。 设计要点 • 为提高效率，选择了比要求的输出功率更大的器件。 • 电阻R2限制了U3导通时流经D5的反向电流，因此可使用一个 偏置绕组还用于在稳态工作期间向U3的BP/M引脚提供电流。选 择R7的值，可以将IC供电电流提供给BP/M引脚，因而抑制了通 常对BP/M引脚电容(C5)充电的内部高压电流源。这样降低了轻载 和空载条件下的输入功耗。 传导EMI的抗干扰性能，但应选用恢复时间约为2 µs的玻璃钝化 二极管。如果没有玻璃钝化二极管(1N4007GP)，可以使用 FR107。 • PI-5014-031008 90 88 86 84 （辐射）EMI。 • 电源的热设计应将U3确定为电路板上最热的元件。这样，U3的 迟滞过热关断功能可以确保电路板的整体温度始终保持在可接 受的范围内。 82 78 76 72 70 155 175 195 215 235 255 275 Input Voltage (V) 80 70 QP 60 QP 40 105 100 95 AV 10 0 1.0 10.0 MHz 图 3. 230 VAC最差情况下测得的EMI，假手连接次级。 还显示了EN55022B极限线 2 3 图 4. 在满载及165 VAC输入条件下测得的源极引脚温度与时间 （环境温度 = 105 °C） 磁芯材料 EF20 NC-2H or equivalent, gapped for ALG of 212 nH/t² 骨架 EF20, 10-pin Vertical 绕组详情 Primary: 57T × 1, 0.16 mm, tape Bias: 10T × 3, 0.25 mm, 2 layers tape 9 V: 9T × 2, 0.45 mm T.I.W., tape 绕组顺序 Primary-1 (3–1), Bias (4–5), 9 V (10–6), 初级电感量 686 mH, ±12% 初级谐振频率 1 MHz (minimum) 漏感 30 mH (maximum) -10 -20 0.15 1 变压器参数 30 20 110 Elapsed Time (hours) AV 50 115 0 PI-5015-032808 图 2. 效率随输入电压的变化 PI-5016-031008 80 74 dBµV 电阻R8和电容C10构成次级侧缓冲器，有助于降低高频率 Source Pin Temperature (°C) Efficiency (%) 低成本、慢速恢复的整流二极管。选用慢速二极管还可以改善 100.0 表 1. 变压器参数。（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. ©2008, Power Integrations, Inc. A 03/08 DI-177