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基于PI公司LNK616PG的5W充电器适配器设计参考

发布时间:2020-07-21 18:30:20 阅读: 来源:搪玻璃反应釜厂家

设计特色

本文引用地址:采用革新性控制概念,能够实现元件数量少、成本极低的解决方案

初级侧控制省去了次级侧控制器和光耦器

恒压(CV)精度:±5%

恒流(CC)精度:±10%

带迟滞恢复的过热保护功能可确保PCB温度在所有条件下均处于安全范围内

自动重启动:输出短路和开环保护

极高能效

整个负载范围内的平均效率:74%

(能源之星2.0要求为67%)

空载输入能耗:在230 VAC输入条件下《50 mW

轻松满足以下标准要求:

EN55022和CISPR-22 B级传导EMI要求(EMI裕量》10 dBμV)

IEC 61000-4-5 3级AC输入浪涌和IEC61000-4-2 ESD

承受力(范围为±15 kV)

工作原理

图1所示为一个5 W通用输入恒压/恒流(CV/CC)充电器电源的电路图,该设计采用了Power Integrations的LinkSwitch-II系列产品LNK-616PG。本设计适用于手机电池充电器、USB充电器或任何有恒压/恒流特性要求的应用。

在本设计中,二极管D1到D4对AC输入进行整流。电容C1和C2对经整流的AC进行滤波。电感L1和L2以及电容C1和C2组成一个π型滤波器,对差模传导EMI噪声进行衰减。这些与PowerIntegrations的变压器E-sheild?技术相结合,使本设计能以充足的裕量轻松满足EN55022 B级传导EMI要求,且无需Y电容。防火、可熔、绕线式电阻RF1提供严重故障保护,并可限制启动期间产生的浪涌电流。

图1显示U1通过可选偏置电源实现供电,这样可以降低空载功耗并提高轻载时的效率。电容C4对U1提供去耦,其值决定电缆压降补偿的数量。

在恒压阶段,输出电压通过开/关控制进行调节,并通过跳过开关周期得以维持。通过调整使能与禁止开关周期的比例,可以维持稳压。还可根据输出负载情况减低开关损耗,使转换器的效率在整个负载范围内得到优化。轻载(涓流充电)条件下,还会降低初级侧电流限流点以减小变压器磁通密度,进而降低音频噪音。随着负载电流的增大,电流限流点也将升高,跳过的周期也越来越少。

当不再跳过任何开关周期时(达到最大输出功率点),LinkSwitch-II内的控制器将切换到恒流模式。需要进一步提高负载电流时,输出电压将会随之下降。输出电压的下降反映在FB引脚电压上。

作为对FB引脚电压下降的响应,开关频率将下降,从而实现线性恒流输出。D5、R3、R4和C3组成RCD-R箝位电路,用于限制漏感引起的漏极电压尖峰。电阻R4拥有相对较大的值,用于避免漏感引起的漏极电压波形振荡,这样可以改善稳压和减少EMI的生成。

二极管D7对次级进行整流,C7对其进行滤波。C6和R8可以共同限制D7上的瞬态电压尖峰,并降低传导及辐射EMI。电阻R9充当输出假负载,可以确保空载时的输出电压处于可接受的限制范围内。反馈电阻R5和R6设定恒流阶段的最大工作频率(从而设定输出电流)与恒压阶段的输出电压。

设计要点

选择电容C7和C8作为低ESR型电容,可以满足输出电压纹波要求,而无需使用后级LC滤波器。如果可以接受较低的平均效率(降低3%至4%),则用PN结型二极管来替代D7,这样可降低成本。然后根据需要重新调节R5和R6,确保输出电压保持基本恒定。

在PCB板上,将C4靠近U1放置。减小箝位和输出二极管的环路面积,以降低EMI。

使AC输入和开关节点保持一定距离,降低可能会绕开输入滤波的噪声耦合。

U1上高压引脚与低压引脚之间的爬电距离非常大,可以避免产生电弧并提高可靠性,这在非常潮湿的条件下特别重要。R5和R6应使用容差为1%的电阻,这样可以提高输出精度。

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