隔離式 DC-DC 反激式開關(guān)電源
出處:維庫(kù)電子市場(chǎng)網(wǎng) 發(fā)布于:2024-10-09 16:55:29 | 658 次閱讀
變壓器的鐵氧體磁芯為EEL19,控制器芯片為Power Integrations TNY278。電源的估計(jì)效率約為 71%,開關(guān)頻率為 137KHz。變壓器初級(jí)繞組的電感為700uH,漏感估計(jì)在20uH左右。初級(jí)輸出的反射電壓約為 78V。除了通過輸入直流線路串聯(lián)的兩個(gè)簡(jiǎn)單電阻之外,控制器芯片不需要通過變壓器上的輔助繞組提供任何電源。 圖1顯示了電源的原理圖設(shè)計(jì)。簡(jiǎn)單瀏覽一下原理圖即可發(fā)現(xiàn)該電路考慮了多個(gè)電源設(shè)計(jì)因素,例如輸出整流二極管上的 RC 緩沖器。
圖1:AC轉(zhuǎn)12V DC雙反激電源原理圖
該電路的核心是TNY287PG芯片。根據(jù)數(shù)據(jù)表:“Tiny-Switch-III 將高壓功率 MOSFET 開關(guān)與電源控制器結(jié)合在一個(gè)設(shè)備中。與傳統(tǒng)的 PWM(脈寬調(diào)制器)控制器不同,它使用簡(jiǎn)單的開/關(guān)控制來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓。該控制器由振蕩器、使能電路(感測(cè)和邏輯)、限流狀態(tài)機(jī)、5.85 V 穩(wěn)壓器、BYPASS/MULTI-FUNCTION 引腳欠壓、過壓電路和限流選擇電路、過溫保護(hù)、限流電路、前沿消隱和 700 V 功率 MOSFET。 Tiny-Switch-III 集成了用于線路欠壓檢測(cè)、自動(dòng)重啟、自適應(yīng)開關(guān)周期導(dǎo)通時(shí)間延長(zhǎng)和頻率抖動(dòng)的附加電路。 Tiny-Switch-III 集成了 700 V 功率 MOSFET、振蕩器、高壓開關(guān)電流源、電流限制(用戶可選)和熱關(guān)斷電路。該 IC 系列采用開/關(guān)控制方案,提供設(shè)計(jì)靈活的解決方案,具有較低的系統(tǒng)成本和擴(kuò)展的功率能力?!薄?br> F1 是 1.25A 普通玻璃保險(xiǎn)絲,但 1A 保險(xiǎn)絲也能正常工作。 R1 和 R2 降低直流線路電壓,為控制器芯片 U1 提供初始啟動(dòng)/工作電流。使用兩個(gè)普通的 1M 電阻代替 R1 和 R2 的 1.13M-1% 應(yīng)該沒問題。串聯(lián)使用兩個(gè)電阻器是在高壓應(yīng)用中使用廉價(jià)電阻器的常見技術(shù),因?yàn)檩斎腚妷罕环謮翰⒈3诌h(yuǎn)低于每個(gè)電阻器的電壓限制,否則,必須使用更大、更小的 0.5W 或 1W 電阻器。價(jià)格昂貴,有時(shí)更難找到。 C1是輸入電容,用于降低噪聲并增強(qiáng)轉(zhuǎn)換器的穩(wěn)定性。如有必要,您可以增加電容器的值。
D1和VR1屬于緩沖電路,用于抑制初級(jí)繞組的高壓尖峰,以保護(hù)控制器內(nèi)部MOSFET免受高壓瞬變的影響。 D1是400V快速二極管(Trr=200nS),VR1是100V TVS二極管。您不必使用所提到的確切部件號(hào);任何具有類似特性的二極管都可以完成這項(xiàng)工作。例如,您可以使用速度更快的 UF4004 … UF4007 二極管來(lái)代替 D1(Trr=50nS 至 75nS)。控制器芯片振蕩器采用的電路會(huì)引入少量頻率抖動(dòng)(通常為 8 kHz 峰峰值),以最大程度地減少 EMI 輻射。頻率抖動(dòng)的調(diào)制速率設(shè)置為 1 kHz,以優(yōu)化平均和準(zhǔn)峰值發(fā)射的 EMI 降低。
T1是EEL19鐵氧體磁芯變壓器。您可以為該磁芯選擇任何骨架(建議使用 5+5 骨架),但纏繞方式、導(dǎo)線厚度和方向應(yīng)遵循圖 2。

變壓器參數(shù)如下:
鐵氧體磁芯:EEL-19(材料3F3)
初級(jí)電感:700uH
初級(jí)漏感(估計(jì)):20uH
開關(guān)頻率:137KHz
反射輸出電壓(估計(jì)):78V
間隙尺寸(估計(jì)):0.2mm
這是纏繞變壓器的最簡(jiǎn)單方法:通過順時(shí)針或逆時(shí)針纏繞初級(jí)線圈來(lái)開始該過程。然后將鐵氧體磁芯放置到位(在骨架中),并使用 LCR 表測(cè)量初級(jí)繞組的電感。如果您的LCR表可以選擇測(cè)量頻率,則最佳測(cè)量頻率為137KHz(控制器的開關(guān)頻率),否則,將其設(shè)置為100KHz。研磨鐵氧體磁芯的中腿(圖 3)并測(cè)量初級(jí)繞組的電感,直到讀數(shù)接近 700uH。小容差是可以接受的,不會(huì)引起問題(+/-20uH 容差)。

D2 和 D3 是肖特基二極管,用于整流高頻輸出脈沖,R3-C4 和 R4-C5 是低壓 RC 緩沖器,用于抑制振鈴尖峰。 RTN 表示兩個(gè)輸出的公共接地節(jié)點(diǎn),因?yàn)樗鼈児蚕砉步拥亍?C6、L1、C7; C8、L2 和 C9 是 Pi 濾波器,用于降噪和輸出穩(wěn)定。該電源的輸出調(diào)節(jié)基于 TL431 并聯(lián)穩(wěn)壓器 (U3),而不是齊納二極管。 U2 為控制器提供了一條電流隔離路徑,以通過 EN/UV 引腳感測(cè)輸出電壓并修改 PWM 脈沖的占空比。類似的零件編號(hào)(例如著名的 PC817)可以用來(lái)代替 U2。 R7和R8可以用更容易找到的4.7K-1%電阻代替。
圖 4 顯示了后續(xù)PCB布局。布局建議如下: 從漏極引腳到變壓器的走線必須盡可能短。最大化源極引腳的銅面積是更好地促進(jìn)控制器散熱的良好做法。噪聲走線必須遠(yuǎn)離 EN/UV 引腳。旁路電容 (C3) 應(yīng)靠近 BP/M 引腳。緩沖器(鉗位)電路應(yīng)盡可能靠近變壓器,并且環(huán)路面積應(yīng)最小化。 Y 電容的走線必須盡可能短,一側(cè)應(yīng)連接到 +VDC,以獲得更好的浪涌保護(hù)。次級(jí)(肖特基二極管和相鄰的接地電容器)的環(huán)路面積應(yīng)最小化。

圖 4:電源 PCB 布局建議
圖 5:BOM。
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