【例1-9】 65W/19V输出开关电源电路
图1-9所示电路的输入电压范围为90~265V AC,使用TOP260CN器件提供65W(19V/3.42A)的输出功率,电路效率高达88%。电容C1和C6以及电感L1和L2提供共模和差模EMI滤波。电容C2为大容量滤波电容,可确保低纹波直流电流进入反激式变换器。电容C4为开关电流提供去耦,从而降低差模EMI。
图1-9 65W/19V输出开关电源电路
图1-9所示电路采用了LinkSwitch-HX系列器件,可对线性稳压变换器和分立元件电源设计方案进行替换,从而达到节能目的。通用的输入电压范围,可在全球进行工作,自供电的工作方式可以节省变压器辅助绕组及相关外围元件,内置式电流限制和滞后式过热关断保护,在短路和开环故障下具备完全集成的自动重启动保护功能,主要参数的严格误差及良好的温度补偿简化了设计并降低了成本。高的开关频率可在变压器设计中采用很低的磁通密度,这样就基本消除了可听噪声。频率抖动功能极大地减少了电磁干扰,封装保证了到高压引脚更大的爬电距离,是元件数最少的开关电源解决方案。
LinkSwitch-HX拥有更高的整合度,它在单一的CMOS芯片中集成了700V MOSFET、振荡器、开关控制、高压激活、循环限流、迟滞过热关闭和自动重启电路;在空载下功耗小于300mW,符合现有待机和空负载能效规范要求。此系列新产品采用该公司的EcoSmart技术,可大幅降低待机和空负载条件下的耗能。LinkSwitch-HX器件设计采用标准AC/DC回扫配置,同类分立及其他集成开关电源设计通常需要更多的元件,从而会增加满足这些规范所需的成本。
典型连续输出功率是在不通风的环境(密封的适配器)条件下测量的,周围温度为50℃。最大实际连续输出功率是在敞开式设计中并带有足够散热器的情况下测量的,周围温度为50℃。对不带Y电容器的设计,可达到的输出功率会减小。
TOP260CN器件以降低的电流限流点进行工作,可以提高效率。电阻R5、R6和R7用来限制功率,这样可以在输入电压波动时维持相对恒定的过载功率。可通过在V引脚与直流电压间连接一个4MΩ的电阻来实现电压检测,4MΩ电压检测电阻由电阻R3和R4构成。如果直流输入电压升至450V以上,则在电压恢复正常值前,TOPSwitch-HX器件将停止工作,以防止器件损坏。
图1-9所示电路包括一个高效率钳位电路,由二极管VD1、齐纳稳压管VR1、电容C5以及电阻R8和R9共同构成。使用缓冲器钳位将流入变压器漏抗的能量耗散,在轻载条件下,VR1消耗的功率非常少,其效率与传统的RCD钳位电路相比有较大改善。
变压器的次级侧输出由二极管VD2进行整流,C13和C14进行滤波。磁珠L3和电容C15构成次级滤波器,可有效减小输出端的开关噪声。
使用LM431的参考端电压控制输出电压,电阻R19和R20构成分压器用于检测输出电压,电阻R16限制光电耦合器内LED的电流并设定整体控制环路的直流增益。通过C18和R21获得控制环路补偿,将器件连接到初级侧(C8、C9和R15)的控制极引脚,设定低频极点和零点,以进一步构成控制环路响应。在启动期间,通过C17实现软启动。
二极管VD4和电容C10构成偏置绕组整流和滤波电路,如果某元件出现故障而导致反馈环路开环,偏置绕组电压将会上升,此时齐纳二极管VR2将击穿并触发过压保护,从而抑制开关。与通过偏置绕组进行检测相比,使用VR2、R14和U2实现的可选次级侧过压保护功能具有更高的精确度。