【应用】离线式开关电源IC LNK304PN在超宽范围输入(57-580 VAC)反激式电源中的应用

时间： 2018-12-13 来源：Power Intagrations

本文讲述Power Intagrations推出的LinkSwitch-TN系列离线式开关电源IC LNK304PN在超宽范围输入(57-580 VAC)反激式电源中的应用。输入电压为57 – 580 VAC，输出电压为12 V（250 mA），采用StackFET反激式拓扑结构。

设计特色

·StackFETTM反激式拓扑在极宽的输入范围内输出全功率

·E-ShieldTM变压器结构减少了共模EMI（>10 dBµV裕量）

·66 kHz开关频率和频率抖动降低了传导EMI

·简单的ON/OFF控制器－无需反馈补偿

·自动重启动功能：自恢复的开环、过载和短路保护

·内置的135 ºC迟滞热关断

交流输入经整流和滤波，合成为直流加到变压器初级绕组的一端。耐压450 V的电容与并联平衡电阻叠加在一起以达到要求的电压额定值。电阻R1到R4在出现突然失效的情况下提供保险功能。 L1、C1和变压器E-Shield绕组允许设计满足EN55022 B传导限制并且有较好的裕量。

一个600 V MOSFET、Q1和U1配置成StackFET结构（cascode）。 U1的漏极驱动Q1的源极，同时Q1的漏极驱动变压器初级。

U1的漏极电压被VR1-3限制在450 V。这将U1和Q1的最大合成峰值漏极电压扩展到1050 V。电阻链R6-R8给Q1的栅极提供启动充电， R9阻尼高频振荡。一旦转换器工作起来，栅极主要由储存在 VR1-3电容中的电荷驱动。齐纳管VR4限制了Q1的栅极到源极的电压。漏感能量被VR5和D9箝位，增加R10减小了振荡和由此产生的EMI。

U1的操作不受StackFET结构的影响。当内部MOSFET导通时， Q1也开通，把输入电压加到变压器初级。一旦初级电流达到 U1的内部限流点，MOSFET关断，储存的能量被传送到输出。稳压通过ON/OFF控制来维持。开关周期根据进入U1反馈引脚的电流进行使能／关断。这是非常理想的状态，因为这会使有效开关频率随负载降低、开关损耗按比例递减和并使效率最大化。 LinkSwitch-TN的使用进一步提高了效率，因为它的开关频率只有66 kHz。

图 1. 使用LinkSwitch-TN、以StackFET配置的3 W偏置电源原理图

表 1. 变压器设计参数（TIW = 三层绝缘线，NC = 无连接，FL = 飞线引脚）

设计要点

·在有高压DC母线的应用中，输入阶段（C9左边部分）可以省掉。C9仍需要提供本地去耦。

·长磁芯（EEL）是这种应用的理想选择，它可以提供更大的骨架宽度以适应在高压操作时为满足安规而增加边缘的要求。

·齐纳管VR1-3可以用一个P6KE540代替。

·如果不要求低至57 VAC操作（最小100 VAC），电容C5到C8 的值可以减少到10 µF（100 VAC最小）。

·R13-16和R6-8使用0.5 W电阻，提供充足的电压额定。

·效率在高压时降低是由于开关损耗。通过在初级绕组层间加几层胶带降低变压器电容，从而降低此损耗。

图 2. 传导EMI（230 VAC，EN55022B限值，AV和QP结果）

图 3. 满载效率与输入电压的曲线

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