TOPSwitch-GX - Power Integrations - AC

参考设计DI-35
®
TOPSwitch-GX
16 W音频放大器电源
应用
器件
输出功率
输入电压
输出电压
拓扑结构
音频放大器
TOP245P
16 W (35 W Peak)
85-265 VAC
16 V
反激式
设计特色
由于TOPSwitch-GX系列内置的频率抖动功能,EMI滤波
器大大简化,仅使用3个元件(L1、CX1和CY1)。
•
•
•
•
•
无需外加散热片
85 VAC输入/35 W输出时,效率为77%(最小)
低空载功耗,230 VAC时<0.7 W
元件数量少:共37个元件,不包括I/O连接器
使用或不使用10,000 µF输出缓冲电容都可以实现稳定
的工作状态
• 稳定强大的变压器设计能输出35 W峰值功率
• 满足CISPR22B EMI要求并具有>10 dB的裕量
• 是class AB和class D音频放大器的理想选择,可带6通
道杜比数码的6欧姆扬声器
由C4、R3、R4、和D5组成的RCD网络限制(箝位)
U1的漏极峰值电压。玻璃钝化型慢恢复二极管(D5)
把一部分存储的漏感能量回送回去,增加了整体效率。
R4阻尼漏极的振荡(用慢恢复二极管时是必需的)。
偏置绕组给U1的控制脚提供操作功率和反馈电流。
U2-LED、R8和VR1组成反馈电路,检测输出电压。
流过U2-LED的电流通过调制流进U1控制脚的反馈电流
来实现输出电压的调整。
工作方式
设计要点
此宽电压输入的反激式电源使用了TOPSwitch-GX的许多
内置的特性,以减少元件数量、变压器尺寸和整体成本。
设计围绕着一个TOP245P (DIP-8封装),使用PCB铜箔
散热,省去了散热器和以及安装成本。输出整流管D7也
是用同样的方法散热。
• 确保在额定输入电压和输出负载的极限情况下,控制
环路有足够的相位裕量(包括使用和未使用输出缓
冲电容时)。
• 一个5%的VR1对音频放大器来说是可以接受的,
如果要求更好的精度则需要一个2%的VR1。
• OV和UV阈值由以下公式决定:
VOV = 225 µA • (R1+R2)和VUV = 50 µA • (R1+R2)。
电阻R1和R2将标称的欠压(UV)锁存和过压(OV)关
断点分别设置为84 V和378 V。在低压时UV锁存功能保
护电源出现过热,消除了开启和关断的频繁切换。OV关
断功能在线电压浪涌时保护电源。
R3
C4
200 kΩ 1 nF
1/2 W 1 kV
D1-D4
1N4007
R1
1 MΩ
C1
100 µF
400 V
R2
1 MΩ
D5
1N4007G
L1
6.8 mH
0.8 A
CX1
220 nF
250 VAC
85-265
VAC
1
9,10
3
6,7
4
R4
33 Ω
1/4 W
TOPSwitch-GX
M
U1
CONTROL
TOP245P
C2
100 nF
50 V
16 V, 1 A /
2.2 A
D7
SB5100
R7
10 Ω
5
T1
C9
L2
3.3 µH 100 µF
25 V
D6
BAV20
C7
C8
470 µF 470 µF
25 V
25 V
C5
1 µF
50 V
RTN
R8
150 Ω
R10
1k
U2
PC817A
R5
3.3 Ω
C3
100 µF
16 V
VR1
IN5244B
5%
C10
47 µF
25 V
N
图1. 音频放大器电源
DI-35
C6
R6
33 Ω 470 pF
1/4 W 100 V
C
S
F1
3.15 A
250 V
L
D
CY1
2.2 nF
(Safety)
PI-3731-070704
July 2004
DI-89 DI-35
• 使功率环路部分的布板(初级和次级)紧凑,使噪音
(EMI和输出纹波)和功率损耗最小。
• 至少有10 cm2的PCB铜箔散热面积。
• 10,000 µF的输出缓冲电容、标准ESR可改善多通道音
频瞬态能力。
PI-3729-093003
16.1
16
15.9
磁芯材料
骨架
绕组细节
15.8
VOUT (V)
变压器参数
绕线顺序
(引脚号)
15.7
15.6
Nippon Ceramic EF-25-NC-2H
ALG of 247 nH/T2
Miles-Platts FE0100 with
TBS-601 terminals
Primary: 65T, 2 layers, 28 AWG
Secondary: 9T, 2 x 26 AWG,
triple insulated
Bias: 7T, 2 x 28 AWG
Primary: 3-1, tape
Secondary: 9, 10-6,7, tape,
Bias: 4-5, tape 3L
15.5
初级电感
15.4
1059 mH ±10%
初级谐振频率
0.75 MHz (min)
15.3
漏感
15.2
28 mH (max)
表1. 变压器结构信息
15.1
15
0
0.5
1
1.5
2
图2. 115 V-I曲线
热测试结果
热测试的负载电流是1 A,持续30 ms,2.2 A时持续10 ms
PI-3730-012604
7
6
5
Current (A)
2.5
IOUT (A)
4
Test Case
T (°C) at
85 VAC
T (°C) at
265 VAC
T1 (Transformer)
57
59
U1 (TOP245P)
64
51
D7 (Op Rectifier)
58
59
C8 (Op Capacitor)
41
40
表2. 热测试,25°C环境温度,开放式,85 V及265 V输入
3
2
1
0
1A
2.2 A
-1
0
50
100
Time (ms)
图3. 热测试的负载电流(10 ms/div)
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