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6xx8 反激式电源IC LNK564PN助力3W低成本高效率恒压/恒流充电器应用方案

本文讲述Power Intagrations推出的LinkSwitch-LP系列反激式电源IC LNK564PN在3W低成本高效率恒压/恒流充电器中的应用。输入电压为90 – 265 VAC,输出电压为2 V,采用反激式拓扑结构。

设计特色 

·高效率(满载条件下>60%) 

·成本低,元件数量少,小巧轻便、可替代线性电源的设计 

    ·无需光耦器 

    ·无需恒流检测电阻器 

·极高能效 

    ·符合CEC/能源之星2008对工作模式效率的要求(要求为 59%,可达到64%) 

    ·空载时输入功率低(在230 VAC交流输入时小于300 mW, 要求为500 mW) 

·在不同的温度下都具有出色的恒压/恒流特性 

·符合CISPR-22/EN55022 B传导EMI限制,裕量超过8 dBμV 

图1所示的使用LinkSwitch-LP反激式电源IC可以将90 VAC至265 VAC范围的交流输入电压转换为单路隔离直流输出电压。电源输出为 2 V、1.5 A (3 W),具有恒压/恒流(CV/CC)特性。典型应用包括那些使用单一可充电电池的电动理发器、修理器的充电器。

6xx8 反激式电源IC LNK564PN助力3W低成本高效率恒压/恒流充电器应用方案

图 1. 使用LNK564PN的2 V、1. 5 A恒压/恒流充电器的电路设计

二极管D1、D2、D3和D4以及电容C1和C2可以对AC输入电压进 行整流和平滑。 差模EMI滤波由C1、C2、L1及L3提供。通过U1内集成的频率调 制功能以及变压器的E-Shield技术,我们可以使此类简单的EMI滤 波符合EN55022B标准(见图3)。 

初级箝位电路(D7、R2、R3及C4)将漏极的最大峰值电压控制在内部MOSFET的700 V BVDSS击穿电压之下。电阻R3衰减高频漏感振荡,从而降低EMI。 

LNK564PN在恒定限流点工作,在每个周期对初级侧电流进行 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1.69 V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70 A时,MOSFET开关被禁止。 如果流入FB引脚的电流少于70 A,此时振荡器产生时钟信号, MOSFET开关在特定的开关周期内使能,MOSFET导通。当流经 MOSFET的电流达到I LIMIT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。为实现最准确的电压和电流调整, R4和R5应选用精度为1%的电阻。无需使用光耦器或恒流检测电阻,即可获得图2中所示的恒压/恒流特性。 

为在设定的恒流设置点提供恒流调整,应在FB引脚电压降到 1.69 V以下时线性降低U1的开关频率,直到电路在FB引脚电压达到0.8 V时进入自动重启动状态为止。 

二极管D5对来自变压器T1的输出进行整流。此整流器采用低压降 肖特基二极管,以提高效率。由于输出电压较低,它对于本设计特别重要。输出滤波由低ESR类电容C5提供。电阻R6是假负载电阻。 

设计要点 

  确认在高电压和最大过载条件下最大漏极电压小于650 V。根据需要调整R2和C4的值。同时要避免箝位电路消耗过大(例如 R2的值较低,而C4的值较高),否则将导致空载功耗的增加。 

  使用PIXls设计表格创建完整的电压器设计。 

  D7同时应选用慢速阻断二极管,同时串联一个22欧姆的电阻。 为确保反向恢复时间不超过2 μs,请仅使用玻璃钝化(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。选择的这些二极管可重新再利用 部分的箝位能量并提高整体效率。 

  为节省空间和降低漏感,屏蔽绕组应从偏置绕组分接,绕在同 一层上。

6xx8 反激式电源IC LNK564PN助力3W低成本高效率恒压/恒流充电器应用方案

图 2. 不同输入电压下的输出VI特性(在环境温度下测得) 

6xx8 反激式电源IC LNK564PN助力3W低成本高效率恒压/恒流充电器应用方案

图 3. EN55022 B标准的传导EMI结果。表示模拟最差的测试条件下的测量结果, 测量电压为230 VAC,输出RTN连接到假手

6xx8 反激式电源IC LNK564PN助力3W低成本高效率恒压/恒流充电器应用方案

 * 偏置绕组和屏蔽绕组绕制在同一绕组层上的 

表 1. 变压器参数。AWG = 美国线规,TIW = 三层绝缘线,NC = 无连接