【例1-28】 1W/7V输出开关电源电路
图1-31所示为采用LNK562DN器件设计的通用输入7V/0.14A(1W)输出的反激式电源,电路具有恒压/恒流(CV/CC)特性。此电源用一个630V额定电压的低值金属膜电容替代了两个串联的电解电容,使此设计非常适用于必须在数分钟内承受交流输入电压升至350V AC的应用。由于电路无须使用大容量输入电容,提高了在具有严重输入电压波动区域使用的可靠性,与为提高电压额定值而叠加两个电解电容相比,节省了PCB空间并降低了成本。
图1-31 1W/7V输出开关电源电路
图1-31所示电路具有极高能效,符合CEC能源之星对工作模式效率的要求(要求为50%,可达到55%),空载时输入功率低(在230V AC交流输入时空载功耗小于200mW,要求为500mW),电路元件数量少,是小巧轻便型线性电源的替代方案,无须光电耦合器,无须恒流检测电阻器,采用简单EMI滤波器,即可符合EN55022B标准。
在图1-31所示电路中,二极管VD1~VD4对AC输入电压进行整流,差模EMI滤波由C1和L1提供,电容C6提供共模EMI滤波。通过U1内集成的频率调制功能以及变压器的屏蔽技术,可使用简单的EMI滤波电路使设计满足EN55022B标准。初级钳位电路(VD5、R1及C2)将漏极的最大峰值电压控制在U1内部的MOSFET的700V击穿电压之下,二极管VD6可防止反向电流流经U1(由C1的值较低所导致的)。
LNK562DN器件以恒定限流点工作,对初级侧电流逐周期进行限制。在输出电压超过参考值时,内部控制器将通过跳过开关周期(开/关控制)来调整输出电压。FB引脚的反馈输入电路包括了一个输出设置在1.69V的低阻抗源极跟随器,在正常工作模式下,当流经反馈(FB)引脚的电流超过70μA时,MOSFET开关被禁止。如果流入FB引脚的电流低于70μA,此时振荡器(内部)产生时钟信号,MOSFET开关在此特定开关周期使能(MOSFET导通)。当流经MOSFET的电流达到限流值时,该开关周期将终止。通过调整使能与禁止开关周期的比例,可以调整输出电压。偏置绕组用于为U1提供反馈,为实现准确的电压调整,应选择误差为1%的R2和R3电阻。在图1-31所示电路的设计中要注意以下要点:
(1)确保在高压和最大过载条件下最大漏极电压小于650V,可根据需要调整R1和C2的值。要避免钳位电路消耗过大(R1的值较低,而C2的值较高),否则将导致空载功耗的增加。
(2)可将C4提高到1μF或更高来进一步降低空载能耗。
(3)VD5选用一个慢速阻断二极管,为确保反向恢复时间不超过2μs,应使用玻璃钝化(GP)类型的二极管,如果没有玻璃钝化类型的二极管,可以使用如FR107类的快速二极管代替。选择该类型的二极管可利用部分的钳位能量,以提高电路整体效率。
(4)电容C1的容量不得低于150nF,因为开关电流必须由电路自身提供而不能直接来自AC输入,这样可防止产生电感电压尖峰和差模EMI的增加。
(5)选择VD1和VD3为快速二极管,可实现更好的EMI性能。电阻R4是假负载电阻,用于将空载输出电压控制在可接受的范围内。