【经验】基于PI的LinkSwitch-TN2系列非隔离离线式电源IC用作BUCK电路设计的输出电感值计算方法

时间： 2018-09-08 来源：世强

Power Integrations（简称PI）是一家提供用于高压电源转换系统的高性能电子元器件的供应商，总部位于美国硅谷，其LinkSwitch™-TN2系列IC适用于非隔离离线式电源，与传统的线性或阻容降压式方案相比性能有大幅提升。采用高集成度的LinkSwitch-TN2 IC的设计具有更大的适用性，并且具有更高的效率、更全面的系统级保护和更高的可靠性。该产品系列支持降压式、降压-升压式和反激式变换器拓扑结构。每个器件在一个单片IC上集成了一个725 V的功率MOSFET、振荡器、可实现最高轻载效率的开/关控制、一个给IC实现自供电的高压开关电流源、频率调制、快速（逐周期）电流限制、迟滞热关断以及输出和输入过压保护电路。

图一：LinkSwitch-TN2 典型的降压式变换器应用

图二：电感中电流的直流值和纹波率关系

图一所示是LinkSwitch-TN2系列典型的BUCK电路拓扑图，输出电感值的计算需要考虑以下几个参数，即输入电压值Vi，输出电压值Vo，输出电流值Io，电源芯片频率f及电流纹波率Ki，可通过以下关系式进行输出电感值的计算；

①. 输出电感上的电压值 VL=Vi-Vo；

②. 电感上电流和电压值关系 VL=L*（dI/dt）;

③. 占空比和输入输出的关系 D=Vo/Vi ;

④. 电感中电流上升时间和D的关系 dt=D*T；其中T为周期，为1/f;

⑤. 电流纹波率为输出电流关系 Ripple=Ip-p/Idc（参考图二），其中Ripple=Ki，Ip-p=dI，Idc=Io，则等式可表示为Ki=dI/Io;

综合以上几个关系式可以得出输出电感的计算公式为L=（Vi*Vo-Vo*Vo）/（Io*Ki*f*Vi），其中所涉及的参数都是在设计电感器都已经知道的值，可将参数带入到等式中得出最终的电感L值，下面以一个实际案例需求进行输出电感值的计算。

设计一款用于家用智能插座的主控MCU供电用电源，要求输入电压值230V，输出5V/300mA，输出电流纹波率取通用值0.4，即Vi=230V，Vo=5V，Io=0.3A，Ki=0.4，由LinkSwitch-TN2系列的规格书可知该芯片的开关频率为66kHz，即f=66kHz，计算出L=（230*5-5*5）/（0.3*0.4*66k*230）=123.5μH，为考虑产品在使用过程中会有输出电流脉冲现象，可适当放大电感值，取200μH即可。

通过以上介绍和计算步骤推导，相信大家已经了解了LinkSwitch-TN2系列用作BUCK电路设计的优势所在以及在BUCK电路中电感值的具体算法，能够给大家带来帮助的话希望能够关注点赞，如有相关技术问题可在下方评论区回复交流，感谢！

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型号- DK5V60R20C,DK5V45R15ST1,DK5V60R20D,45R25,DK5V45R25C,60R20,DK5V85R15S,DK5V45R25D,60R25,DK212,DK2X010,DKX036,DK5V120R10ST1,120R15,DK218,DK5V45RXXP,DKS024,DK5V45RXXM,120R10,DK5V45RXXS,DK5V100R10ST1,DK5V100R25M,45R20,DK5V85R20D,DK5V85R20C,100R05,DK5V100R25S,DK5V85R10ST1,45R15,DK5V60R15D,45R10,DK5V150R20S,100R20,DK5V45R10ST1,DK5V60R15S,DK5V100R15C,DK5V100R15D,DK5V60R30S,DK5V45R25P,DK112B,DK5V85R15D,DK5V45R25S,DKS036,DK112A,DK5V150R25ST1,DK5V85R15C,100R10,DK5V60R15C,100R15,120R05,45R05,DK5V150R15S,DK5V100RXXC,45R03,DK5V100RXXD,DK5V150R15ST1,DK5V100R25ST1,DK5V120RXXST1,DK2300,DK5V150RXXST1,DK5V85R10C,DKX012,DK5V60R25S,DK5V45R10M,DK1203B,DK5V45R10S,DK1203A,DK5V85R10D,DK5V100R25D,DK5V100R05ST1,DK5V60R25C,DK5V60R25D,DK5V45RXXC,DK5V45RXXD,DK265,DK5V85R20S,DK5V100R25C,DK5V100RXXS,DKX024,DKS012,150R15,DK5V60RXXS,DK5V45R05ST1,150R10,DK5V100RXXM,DK5V60RXXD,DK5V150R25S,DK5V100R10C,DK5V100R10D,DK5V60RXXC,DK136,DK5V45R05M,DK412,DK5V85RXXD,DKS065,DK5V85RXXC,85R05,DK935,DK938,85R03,150R25,DK5V45R20P,DK5V45R20S,DK236M,DK5V45RXXST1,DK5V85RXXST1,DK212M,DK5V120RXXM,DK224M,DK5V85R10S,DK5V150RXXS,DK5V120R20ST1,DK5V45R20ST1,DK5V100R20ST1,DK1203,DK5V45R10C,DK125,DK124,DK5V45R10D,DK245,DK5V60R10S,DK1208,DK5V100R10S,DK924,DK5V150R25M,DK5V100R10M,DK5V60R10C,DK5V60R10D,DK5V100R20C,DK5V100R20D,DK5V120R25ST1,DK5V85R25S,DK5V45R15D,DK5V45R15C,DK2100,DK112,60R03,DK2500,60R05,DKX065,DK5V100RXXST1,DK236,DK910,DK912,DK913,85R25,DK5V100R15M,DK918,DK218M,100R25,85R20,DK5V100R15S,DK5V150RXXM,DK5V85RXXS,DK5V150R10S,60R10,DK224,DK5V45R20D,60R15,DK5V45R20C,DK501,DK106,DK502,DK5V85R25D,DK5V60R20S,DK5V45R15M,120R25,DK903,DK5V100R20S,120R20,DK905,DK5V85R25C,DK5V100R15ST1,DK5V45R15S,85R15,DK5V85R15ST1,DK906,85R10,DK908,DK5V100R20M

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型号- 0443005.,CMMR1-10,EFR32MG13P732F512GM48-C,0443005.DR,EFR32MG13P732F512,LNK3202,P60B4EL-5071,SGM321YC5/TR,SGM321YN5/TR,0443005,EFR32MG13P732F512GM48-CR,SGM2203-5.0YN3LG/TR,EETMOS,LINKSWITCH-TN2,SGM321,SGM321BYN5/TR,P60B4EL,LNK3202D,SGM2203,SGM2203-5.0

SHINDENGEN,LITTELFUSE,PI,SILICON LABS,CENTRAL SEMICONDUCTOR,SGMICRO - 优选器件方案 - V1.1

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2018-12-05 - 应用方案

使用LinkSwitch™-TN2 LNK3206GQ的4.5W非隔离式降压电源

描述- 本报告详细介绍了使用LinkSwitch-TN2系列IC LNK3206GQ设计的4.5W非隔离式降压电源。该电源适用于汽车应用，具有60VDC至550VDC的宽输入电压范围，输出15V，300mA。设计特点包括汽车级BOM、750V MOSFET耐压、高度集成、组件数量少、无需光耦调节、低功耗、高效率和良好的负载调节性能。报告包含了电源规格、物料清单、变压器构造、电路图和PCB布局，以及性能数据和电气波形。

型号- CL21B104KBC5PNL,LNK3206GQ,SRF1280A-102M,ERJ-6GEYJ153V,25TKV220M8X10.5,ERJ-3EKF2491V,UF1JLW RVG,LINKSWITCH-TN2,EEE-FK1V100UR,ERJ-3EKF1652V,RS1ML R3G,LDEPF3100KA0N00,SF-3812TM125T-2,ERJ-6ENF3572V

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AN-70 LinkSwitch-TN2系列应用笔记

型号- LNK3204,LNK3205,LNK3206,LINKSWITCH-TN2,LNK3202

June 2020 - PI - 应用笔记或设计指南 - Rev. C

单火线电源开关中，如何解决“鬼火”闪烁的问题？

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2018-05-30 - 新技术

300W三相逆变器参考设计：东芝TMP375FSDMG微控制器结合PI电机驱动器、反激式开关IC，效率达97%

本文描述了一款300W功率，97％效率的三相逆变器设计，使用了PI公司推出的BridgeSwitch BRD1165C、LinkSwitch-TN2 LNK3204D以及东芝TMP375FSDMG微控制器，用于高压无刷直流（BLDC）电机应用。该设计显示了BridgeSwitch半桥电机驱动器IC的高度集成度所带来的器件性能，内部电平监控、系统级监控和故障保护功能。

2018-12-06 - 应用方案

使用LinkSwitch™-3 LNK6404D的2 W非隔离式反激式电源

描述- 本报告详细介绍了使用LinkSwitchTM-3 LNK6404D芯片设计的2W非隔离式反激电源。该电源适用于家庭和楼宇自动化领域，具有85VAC至265VAC的输入电压范围和5V、400mA的输出电压。报告内容包括电源规格、电路图、物料清单、变压器文档、PCB布局和性能数据。该设计采用高度集成的解决方案，具有低组件数量、紧凑的尺寸和优化的噪声性能。

型号- ERJ-6GEYJ104V,ERJ-3EKF5762V,ERJ-3GEYJ912V,B10S-G,EKZE100ELL471MHB5D,S05K275,MCT-EE8.3-10(H3+3P),UMT1E100MDD1TP,ERJ-6GEYJ150V,ERJ-8ENF1272V,BAV20WS-7-F,08051C471KAT2A,C0805C105K8RACAUTO,SS110-TP,LNK6404D,ESMQ401ELL3R3MHB5D,C0805C471K2RACTU,S1ML,FKN1WSJR-52-8R2,SBC1-681-251,ERJ-8GEYJ471V,ERJ-3GEYJ100V

November 20, 2020 - PI - 应用笔记或设计指南 - Revision 1.0

【应用】基于LNK3202D离线式开关电源IC 的175mW非隔离式降压转换设计方案

本文主要介绍一个基于Power Integrations的LNK3202D离线式开关电源IC设计的175mW非隔离式降压转换器，该转换器可在85～265VAC的输入电压下工作，提供5V、35mA的输出，具有成本低、元件数少的特点，并且有出色的负载调整（小于5%）和输出电压调整（小于2%）。

2019-01-24 - 应用方案

【经验】离线式开关电源IC LNK302PN在0.6W非隔离电表电源中的应用

本文讲述Power Intagrations推出的LinkSwitch-TN系列离线式开关电源IC LNK302PN在0.6W非隔离电表电源中的应用。输入电压为85-265 VAC（47-63 Hz），输出电压为12 V（50 mA），采用降压式拓扑结构。

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采用LinkSwitch™-TN2 LNK3206GQ的2.7 W StackFET降压电源

描述- 本报告详细介绍了基于LinkSwitch-TN2 LNK3206GQ的2.7W StackFET降压电源设计，适用于60VDC至950VDC的宽输入电压范围，并能够承受1100VDC的输入电压。该电源设计用于汽车应用，具有高度集成的解决方案，无需光耦合器进行调节，具有±5%的负载调节精度。报告包含了电源规格、物料清单、变压器构造、电路图和印刷电路板布局，以及性能数据和电气波形。

型号- ERJ-8GEYJ100V,C1206C470JDGACAUTO,LNK3206GQ,ACURA107-HF,BZG03C180-HM3-08,ERJ-8GEYJ204V,RS1MSWFQ-7,STD3N95K5AG,744770922,ERJ-6GEYJ622V,25TKV220M8X10.5,ERJ-3EKF2491V,VR25000002004JR500,C0805C105K8RACAUTO,ERJ-3EKF2002V,LINKSWITCH-TN2,EEE-FK1V100UR,MMSZ5246B-HE3-08,C2225C104KFRACAUTO,ERJ-8GEYJ363V

July 23, 2021 - PI - 应用笔记或设计指南 - Revision 1.1

【应用】采用LNK3202D设计的低待机电流非隔离反激式开关电源，满足建筑智能化需求

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