【应用】反激式开关电源IC INN3168C-H101提供19V/3.4A高效反激电源设计方案
本文利用PI公司InnoSwitch3-CE系列下的INN3168C-H101反激式开关电源IC，设计了一款90V~265V的宽范围交流输入，19 V，3.4 A输出的高效反激电源，该设计对变压器变化不敏感，具有与负载时序无关的极快瞬态响应，同时，其辅助检测输出过压保护（OVP），可以实现精确的故障保护，还具有滞后关闭功能的精确热保护。此外，其输入电压监视器具有精确的欠压和过压保护。因此，该设计在高功率密度和高集成度的情况下，仍能可以提供卓越的性能。
图1 65W高效反激电源的电路板照片
电路原理图如2，主要由EMI输入滤波电路，INN3168C 初级侧和次级侧电路三部分电路。该电源支持90V~265V交流输入，47Hz~64Hz的输入频率，且输出电压为19V，纹波输出电压为380mV，最大输出电流为3.4A，输出总功率高达65W。在25 ºC，115/230V交流输入的测试条件下，满载的效率高达89%，且空载的输出功率为75mW。当交流输入为250V时，漏电流为40uA；当瞬态电流为最大电流的90%时，瞬态输出电压达到最大的5%。
图2 65W高效反激电源的原理图
EMI输入滤波电路
保险丝F1隔离电路，可以提供元件故障保护；X电容C1和共模扼流圈L1提供EMI衰减；桥式整流器BR1对交流线电压进行整流；输入电容C2提供全波整流DC，以及电容C6提供共模噪声的滤波。
INN3168C 初级侧电路
初级变压器的一侧连接到整流的直流母线上，另一侧连接到INN3168C（U1）内部的集成650V功率MOSFET。由于变压器漏抗和输出走线电感的影响，由D1，R3，R4和C3形成的低成本RCD钳位电路限制了峰值漏极电压。由于INN3168C（U1）是自启动的，当首次施加AC时，使用内部高压电流源为BPP引脚的电容C5充电。在正常操作期间，初级侧块由变压器上的辅助绕组供电。其输出配置为反激绕组，使用二极管D2和电容器C4对其进行整流和滤波，并通过限流电阻R5馈入BPP引脚。
INN3168C 次级侧电路
INN3168C的次级侧提供输出电压，输出电流检测和驱动至MOSFET，并提供同步整流功能。SR场效应管Q1提供19 V输出的输出整流，以及极低ESR的电容C11和C12提供滤波；包含用于Q1的R11，C10的RC缓冲网络可以抑制SR场效应管上的高频振铃效应，这是由变压器绕组的漏感和次级走线电感引起的；Q1的栅极导通是基于可以感测绕组电压的R9和U1的FWD引脚；在连续导通模式操作中，MOSFET在次级侧从初级侧命令一个新的开关周期之前关闭。在非连续模式下，当MOSFET两端的压降低于地电压时，MOSFET关断；初级侧MOSFET的次级侧控制确保它不会与同步整流的MOSFET同时工作，且MOSFET驱动信号在SR引脚上输出；U1的次级侧由次级绕组正向电压或输出电压自供电，输出电压为器件供电并反馈到VO引脚，而且还可以通过内部稳压器为去耦电容C7充电；OVP检测齐纳二极管VR1，并通过R12提供二次侧输出过压保护。
另外，电阻器R13和R14形成分压器网络，用于检测输出电压。INN3168C(U1)的内部基准电压为1.265 V，电容器C9可以提供影响电源操作的高频噪声的去耦；输出电流由R10检测，阈值约为35 mV，以减少损耗，一旦超过这些电阻上的电流检测阈值，器件就会调整开关脉冲的数量，以保持固定的输出电流；电容C8可保护U1免受ESD影响，输出共模扼流圈L2可降低高频共模噪声，并保护U1免受共模浪涌的影响。
变压器规格
变压器绕组方式如图3，其中4 x #32AWG是4股径规格为AWG的线；8T是绕8圈，其他依此类推即可。
图3 65W高效反激电源的变压器电路图
变压器在每秒60Hz的情况下，其耐压值为交流3000V；当引脚1，2相连，其他所有绕组开路，测量频率为100 kHz和0.4 VRMS时，测得初级电感为880μH；当引脚1，2连接，其他所有绕组开路时，测得谐振频率最小为1200 KHz；当引脚1，2连接，引脚FL，9短路，测量频率为100 kHz和0.4 VRMS时，测得初级漏电感最大为8uH。
附INN3168C-H101评估板性能指标：
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电子商城
现货市场
品牌：PI
品类：Energy Efficient, High-Power Off-Line Switcher with Accurate Primary-Side Regulation (PSR)
价格：￥3.7629
现货：3,840
品牌：PI
品类：Energy Efficient, High-Power Off-Line Switcher with Accurate Primary-Side Regulation (PSR)
价格：￥4.0974
现货：3,840
品牌：PI
品类：Energy Efficient, High-Power Off-Line Switcher with Accurate Primary-Side Regulation (PSR)
价格：￥6.6060
现货：3,840
品牌：PI
品类：Energy Efficient, High-Power Off-Line Switcher with Accurate Primary-Side Regulation (PSR)
价格：￥3.2612
现货：3,840
品牌：PI
品类：Energy Efficient, High-Power Off-Line Switcher with Accurate Primary-Side Regulation (PSR)
价格：￥5.1009
现货：3,840
服务
满足150W内适配器、PD快充、氮化镓快充等主流产品测试需要；并可查看被测开关电源支持协议，诱导多种充电协议输出，结合电子负载和示波器进行高精度测试。测试浪涌电流最大40A。支持到场/视频直播测试，资深专家全程指导。
实验室地址： 深圳 提交需求>
提供稳态、瞬态、热传导、对流散热、热辐射、热接触、和液冷等热仿真分析，通过FloTHERM软件帮助工程师在产品设计初期创建虚拟模型，对多种系统设计方案进行评估，识别潜在散热风险。
实验室地址： 深圳 提交需求>
授权代理品牌：集成电路
授权代理品牌：分立元件
授权代理品牌：接插件及结构件
授权代理品牌：部件、组件及配件
授权代理品牌：电源及模块
授权代理品牌：电子材料
授权代理品牌：仪器仪表及测试配组件
授权代理品牌：电工工具及材料
授权代理品牌：机械电子元件
授权代理品牌：加工与定制
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