基于ST意法半導(dǎo)體 L6566BH多模式控制器的100 W超寬范圍反激式轉(zhuǎn)換器解決方案STEVAL-ISA211V1

作者：時間：2022-10-20 來源：大大通

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許多電器和設(shè)備需要一個與主電源分開工作的輔助電源 (SMPS)，以支持例如待機操作。這些輔助電源的額定功率從幾瓦到幾十瓦不等，可以是隔離的也可以是非隔離的。為確保良好的性能，工程師必須選擇最能滿足效率、尺寸、安全性和成本要求的電源拓撲——包括反激式或準諧振(fly-back or quasi-resonant)。

本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/202210/439325.htm

ST意法半導(dǎo)體的STEVAL-ISA211V1反激式轉(zhuǎn)換器專為工業(yè)用作輔助電源設(shè)計，具有增強型隔離的24 V / 100 W輸出可用于多種應(yīng)用。輸入電壓范圍從標準歐洲電壓（230 VAC）開始，到690 VAC或1 KVDC。對于短時間段或較低的輸出功率，轉(zhuǎn)換器可以在降低到150 VDC的電壓下運行。

STEVAL-ISA211V1基于L6566BH多模式控制器和STW12N170K5 1700 V MDmesh K5功率MOSFET，采用單開關(guān)反激式拓撲結(jié)構(gòu)，具有隔離輸出。 L6566BH集成了840 V高壓啟動，該啟動由STD1NK60T4功率MOSFET提升至1 kV。該轉(zhuǎn)換器以固定頻率模式工作，但是透過改變一個電阻器可以很容易地將其設(shè)置為準諧振模式quasi-resonant mode。

電路板參數(shù)

主要零件

L6566BH 是一款用途極為廣泛的電流模式初級控制器 IC，專為使用整流三相輸入線路的高性能離線反激式轉(zhuǎn)換器而設(shè)計。它還適用于必須符合 EN61000-3-2 或 JEITA-MITI 規(guī)定的應(yīng)用的單級、單開關(guān)、輸入電流整形轉(zhuǎn)換器（單級 PFC）。支持固定頻率 (FF) 和準諧振 (QR) 操作。用戶可以根據(jù)應(yīng)用需要選擇兩者之一。該器件具有外部可編程振蕩器：它定義了 FF 模式下的轉(zhuǎn)換器開關(guān)頻率和 QR 模式下允許的最大開關(guān)頻率。

當選擇 FF 操作時，IC 作為標準電流模式控制器工作，最大占空比限制為 70% min?？梢哉{(diào)制振蕩器頻率以減輕 EMI 輻射。

選擇 QR 操作時，會在重負載下發(fā)生，并通過觸發(fā) MOSFET 導(dǎo)通的變壓器退磁感應(yīng)輸入實現(xiàn)。在某些條件下，可以實現(xiàn) ZVS（零電壓開關(guān)）。轉(zhuǎn)換器的功率能力隨電源電壓上升而增加，由線電壓前饋補償。在中等和輕負載下，由于 QR 工作頻率等于振蕩器頻率，因此會激活一個功能（跳谷）以防止頻率進一步上升并使工作盡可能接近 ZVS。

無論是 FF 還是 QR 操作，在非常輕的負載下，IC 都會進入受控的突發(fā)模式操作，連同內(nèi)置的、非耗散的、高電壓啟動電路和低靜態(tài)電流，有助于避免消耗電源電壓低并符合節(jié)能建議。

創(chuàng)新的自適應(yīng) UVLO 有助于最大限度地減少與變壓器寄生引起的自供電電壓波動相關(guān)的問題。

該器件包含的保護功能包括：非鎖存輸入欠壓（掉電）、輸出 OVP（可選擇自動重啟或鎖存模式）、具有延遲關(guān)斷功能的第一級 OCP，以在過載或短路情況下保護系統(tǒng)（可選擇自動重啟或鎖存模式），以及當變壓器飽和或次級二極管短路時調(diào)用的二級 OCP。鎖存禁用輸入允許通過外部 NTC 輕松實現(xiàn) OTP，而內(nèi)部關(guān)斷可防止 IC 過熱。

可編程軟啟動、電流檢測輸入前沿消隱以提高抗噪性、斜率補償（僅在 FF 模式下）以及用于外部控制突發(fā)模式操作或遠程開/關(guān)控制的關(guān)斷功能完善了此功能設(shè)備。

官網(wǎng)連結(jié)URL: https://www.st.com/en/power-management/l6566bh.html

設(shè)計描述:

輸入階

該板配備工業(yè) 1 kV 10.3x38 mm 保險絲，占位面積為標準 5x20 mm保險絲可用于在較低電壓下進行測試。輸入電壓由六個 68 μF / 400 V 電容器整流和穩(wěn)定，這些電容器排列在三對并聯(lián)的串聯(lián)中，這些電容器與兩個 1206 SMD 電阻器平衡

上述電路提供安全的高壓啟動。晶體管 Q1 充當輸入電容器分壓的電壓的簡單電壓跟隨器，大約為 ? 的 V+。在關(guān)閉狀態(tài)期間，

HV 引腳電壓僅由漏電流偏置。

Q1 和 HV 引腳均由齊納二極管 D11 和 D12 保護。

緩啟動（soft start）

連接到 L6566BH 控制器 SS 引腳的電容器用于緩啟動和過載保護。在緩啟動階段，電容器由電流 iSS = 20 μA（典型值）從零電壓充電，直到 VSS 達到 2 V。在此期間，初級繞組電流的設(shè)定點從零上升到最大值，用于反饋的 COMP 引腳被忽略。緩啟動后，電壓保持在 2 V 直到過載出現(xiàn)，在這種情況下，電容器再次以剛好為軟啟動電流的四分之一的電流充電。如果過載持續(xù)足夠長的時間使 VSS 達到 5V，器件將停止開關(guān)，使對短時過載有一定的容忍度。將輸出電容器充電至標稱輸出電壓的時間取決于負載和輸入電壓。

由于在緩啟動期間忽略 COMP 引腳，不合適的 SS 電容可能會引起輸出過壓。為防止出現(xiàn)這種情況，必須針對最大輸入電壓和空載設(shè)置緩啟動時間，從而在任何其他條件下觸發(fā)過載狀態(tài)。在此應(yīng)用中，不可能使用一個電容器來確保安全軟啟動，并且在每種情況下都不會因過載而停止，因此該板實現(xiàn)了如下所示的修改后的緩啟動電路。

在該電路中，緩啟動電容器 C23 確保每個輸入電壓和輸出負載的平滑緩啟動，而帶有 D10 的 Vref 分壓器（電容器 C26 和 C27）延遲過載保護。D9 將 SS 引腳箝位到 Vref 以在過載時觸發(fā)自動重啟。

準諧振模式quasi-resonant mode , QR mode, 開關(guān)頻率switching frequency, ZCD and OVP 要將初始的固定頻率 (FF) 模式更改為準諧振 (QR) 模式，必須安裝 R26 = 0Ω。還必須安裝 ZCD 電阻R23 和 R28 以進行 QR 操作。這些電阻也在 QR 和 FF 模式下提供過壓保護 (OVP)。如果不需要 OVP，則需要使用電阻R23（例如 330 kΩ）將 ZCD 引腳箝位到 GND 以確保穩(wěn)定性。

如果選擇 QR 操作，開關(guān)頻率會隨著負載降低而增加。當它達到極限（用 R25 設(shè)置）時，轉(zhuǎn)換器開始為低負載實施跳谷valley skipping模式，為空載或極輕負載實施突發(fā)burst模式。由于開關(guān)損耗與開關(guān)頻率和輸入電壓成正比，因此對于全輸入電壓范圍建議選擇 51.3 kHz FF 操作開關(guān)頻率附近的限制；即，R25 = 39 kΩ。

如果 QR 操作的輸入電壓范圍僅涉及較低的電壓（例如，僅 230 VAC），則 R25 可減少至16kΩ；即，大約125 kHz 頻率限制。

官網(wǎng)連結(jié)URL

STEVAL-ISA211V1 - 100 W, ultra-wide range flyback converter based on L6566BH - STMicroelectronics

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