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TOP246-TOP249系列單片開(kāi)關(guān)電源應(yīng)用

作者: 時(shí)間:2011-12-15 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

1.高效率70W通用模塊

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/178245.htm

TOPSwitch GX適合制作低成本、高效率、小尺寸、全密封式模塊或電源適配器(adapter)。由TOP249Y構(gòu)成的密封式70W(19V,3.6A)通用模塊,電路如圖1所示。當(dāng)環(huán)境溫度不超過(guò)40℃時(shí),模塊的外形尺寸可減小到10.5mm×5.5mm×2.5mm。設(shè)計(jì)的交流輸入電壓范圍是85V~265V,這屬于全世界通用的電壓范圍。該電源能同時(shí)實(shí)現(xiàn)輸入欠壓保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、從外部設(shè)定極限電流、降低最大占空比等功能,其主要技術(shù)指標(biāo)為:

額定輸出功率PO=70W;

負(fù)載調(diào)整率SI=±4%;

電源效率η≥84%(當(dāng)交流輸入電壓U=85V時(shí),滿載效率可達(dá)85%;當(dāng)U=230V時(shí),電源效率高達(dá)90%);

空載功率損耗0.52W(U=230V時(shí));


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圖1高效率70W通用開(kāi)關(guān)電源模塊電路

輸出紋波電壓≤120mV(峰峰值)。該電源共使用3片集成電路:TOP249Y型6端開(kāi)關(guān)電源(IC1);線性光耦合器PC817A(IC2);可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器TL431(IC3)。電阻R9和R10用來(lái)從外部設(shè)定功率開(kāi)關(guān)管的漏極極限電流,使之略高于滿載或輸入欠壓時(shí)的漏極峰值電流ID(PK)。這就允許在電源起動(dòng)過(guò)程中或輸出負(fù)載不穩(wěn)定但未出現(xiàn)飽和的情況下,采用較小尺寸的高頻變壓器。當(dāng)輸入直流電壓過(guò)壓時(shí)。R9和R10還能自動(dòng)降低最大占空比DMAx,對(duì)最大負(fù)載功率加以限制。R11為欠壓或過(guò)壓檢測(cè)電阻,并能給線路提供電壓前饋,以減少開(kāi)關(guān)頻率的波動(dòng)。取R11=2MΩ時(shí),僅當(dāng)直流輸入U(xiǎn)I電壓達(dá)到100V時(shí),電源才能起動(dòng)。TOPSwitchGX的欠壓電流IUV=50μA,過(guò)壓電流IOV=225μA。有公式

UUV=IUV·R11(1)

UOV=IOV·R11(2)

將R11=2MΩ分別代入式(1)和式(2)中得到,UUV=100V(DC),UOV=450V(DC)。過(guò)壓時(shí)最大占空比DMAx隨流入X端的電流IX的增大而減小,當(dāng)IX從90μA增加到190μA時(shí),最大占空比DMAx就從78%(對(duì)應(yīng)于UUV=100V)線性地降低到47%(對(duì)應(yīng)于375V)。在掉電后,欠壓檢測(cè)能在C1放電時(shí)減少輸出干擾,只要出現(xiàn)輸出調(diào)節(jié)失效或者輸入電壓低于40V的情況,都會(huì)使TOPSwitch GX關(guān)閉。當(dāng)開(kāi)關(guān)電源受到450V以上的沖擊電壓時(shí),R11同樣可使TOP249關(guān)斷,避免元器件受到損壞。

由VDZ1和VD1構(gòu)成的漏極鉗位電路,能吸收在MOSFET關(guān)斷時(shí)由高頻變壓器初級(jí)漏感產(chǎn)生的尖峰電壓,保護(hù)MOSFET不受損壞。VDZ1采用鉗位電壓為200V的P6KE200型瞬態(tài)電壓抑制器,VD1選用UF4006型超快恢復(fù)二極管,其反向耐壓為800V。將電容C11和VDZ1并聯(lián)后,能減少鉗位損耗。選擇全頻工作方式時(shí),開(kāi)關(guān)頻率設(shè)定為132kHz。為了減小次級(jí)繞組和輸出整流管的損耗,現(xiàn)將次級(jí)繞組分成兩路,每路單獨(dú)使用一只MBR20100型20A/100V的共陰極肖特基對(duì)管(VD2、VD3),然后并聯(lián)工作。輸出濾波電路由C2、C3、L1、C4和C14構(gòu)成??蛰d時(shí),TOP249Y能自動(dòng)降低開(kāi)關(guān)頻率,使得在交流230V輸入時(shí)電源損耗僅為520mW。TOP249Y具有頻率抖動(dòng)特性,這對(duì)降低電磁干擾很有幫助。只要合理地選擇安全電容C7和EMI濾波器(L2、L3、C6)的元件值,就能使開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的電磁輻射符合CISPR22(FCCB)/EN55022B國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。將C7的一端接UI的正極,能把TOP249Y的共模干擾減至最小。需要指出,C7和C6都稱作安全電容,區(qū)別只是C7接在高壓與地之間,能濾除初、次級(jí)耦合電容產(chǎn)生的共模干擾,在IEC950國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中稱之為“Y電容”。C6則接在交流電源進(jìn)線端,專門濾除電網(wǎng)線之間的差模干擾,被稱作“X電容”。


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