【经验】反激式电源IC TOP258PN在35W LCD显示器电源中的应用

时间： 2018-12-09 来源：POWER INTEGRATIONS

本文讲述Power Intagrations推出的TOPSwitch-HX系列反激式电源IC TOP258PN在35W LCD显示器电源中的应用。输入电压为90-265 VAC，输出电压为5 V, 12 V，采用反激式拓扑结构。

设计特色

·元件数目少，效率高

·满载效率>82%（符合CEC/能源之星2008的带载效率81%的要求）

·输出功率为35 W，在50 °C环境下工作时无需外部散热器件

·空载和待机功耗低

·输入功率<1 W时，待机输出功率为0.55 W

·在265 V交流输入时的空载功耗<300 mW

·集成的安全及可靠特性：

·精确的、自动恢复且具有迟滞特性的过热关断功能使PCB板的温度在各种条件下均维持在安全范围内

·在输出短路及反馈环路开环时进入到自动重启动保护状态

·输出过压保护可针对锁存或自动恢复进行配置

·符合EN55022和CISPR-22 Class B的传导EMI要求，EMI裕量 >10 dBμV

图 1. 通用输入、35 W输出的LCD电源，使用TOP258PN器件

图1所示的电源是一种通用输入的反激式电源，输出为35 W，采用了TOP258PN器件。典型的应用包括LCD显示器，但对于那些需要高效率双输出电源的应用场合，此设计同样适用。

AC输入经整流(D1–D4)、滤波(C4)、连接到初级侧功率元件（ T1和U1）。EMI滤波由元件C1、C2、C3、L1、C7和C11提供。热敏电阻RT1在交流上电时可以限制浪涌电流。

电阻R3和R4将额定欠压(UV)锁定和过压(OV)关断分别限制在 103 V和450 V。欠压锁定可防止电源在低压下出现过热情况，并可消除在通电和断电时的电压扰动。过压关断防止电源出现输入浪涌情况。

齐纳二极管VR2和电阻R5形成了一个可选的锁存输出过压保护 (OVP)电路。输出端电压的增加同时也会导致C10上的偏置绕组输出端电压的增加。齐纳二极管VR2将击穿，电流将流入IC U1的多功能(M)引脚，从而启动迟滞过压关断保护。关断锁存与否取决于 R5的值。

对于极低的功率水平，U1以多周期调制模式进行工作，以达到出色的效率，从而降低空载和待机时的功率水平。

由于U1具有700 V BVDSS的击穿电压，因此可选择变压器匝数比 (VOR)，从而在12 V的输出上选用低成本的60 V肖特二极管(D7)。

输出电压反馈来自两路输出以实现更好的交压稳压。电容C19和电阻R14形成相位提升网络，提供额外的相位裕量，以确保稳定的工作电压和改善的瞬态响应。反馈电流通过U2馈入到U1的控制引脚。这样可以确定占空比，从而提供输出稳压。

设计要点

•选择二极管D1和D3作为快速二极管，实现更好的EMI性能。

•如果需要锁存过压保护功能，则应将R5的值降低到20 Ω。

•将RCD箝位（R6、R7、C6和D5）设计为正常工作模式，使轻载时的效率达到最高。齐纳二极管VR1提供预设的最大箝位电压，通常在出现负载瞬态或过载时导通。

•次级侧缓冲器（R11、C12、R12和C16）降低高频次级二极管振荡和改善高频传导EMI。

•二级滤波器（L2/C15和L3/C18）将各输出电压的输出噪音和纹波降低到<±1 %。

•在三线制输入的系统中，将Y电容（C1、C2）放置在相线／中线与地线之间，以降低共模EMI。

•软结束电容C20确保在启动时无输出过冲。启动后，二极管 D9将此电容隔离在反馈环路之外。电阻R16为此电容放电到 5 V负载提供了路径。

•当5 V输出电压有负载，而同时12 V输出无负载的情况下，电阻 R19和VR3可提高交叉稳压。

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

图 2. 最差情况下的传导EMI (230 VAC)，输出端接地（所示为EN55022B限制）

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