【经验】基于LinkSwitch-XT2的7W宽输入范围、双输出非隔离反激式转换器参考设计

时间： 2018-12-24 来源：Power Integrations

技术问答

Power Integrations（简称 PI）是中等电压和高压逆变器应用领域IGBT和MOSFET驱动器技术的领导者，PI公司于2018年9月推出了其最新电源参考设计，一款宽输入电压范围、双输出的非隔离反激式转换器设计方案。该设计用于在85VAC至440VAC的宽输入电压范围内提供5V/200mA和12V/500mA的双输出，可用于嵌入式电源应用。该设计使用了PI公司的LinkSwitch-XT2 900V系列器件的LNK3696P。

图1 非隔离反激式转换器参考设计电路板实物图

图2 非隔离反激式转换器参考设计原理图

电路描述

LinkSwitch-XT2系列器件在单个单片式IC内集成了一个高压（额定电压为900V）功率MOSFET、内部振荡器和ON/OFF控制器。与传统的脉冲宽度调制（PWM）控制器不同，900V的LinkSwitch-XT2 采用简单的ON/OFF控制方案，并结合内部限流电路来调节输出电压。LinkSwitch-XT2系列中的LNK3696P IC用于非隔离反激式转化器设计，具有双输出（12V和5V），分别提供500mA和200mA电流。

1 输入整流器和滤波器

AC输入由桥式整流器BR1整流，并由大容量存储电容器C2和C12滤波。电阻器RF1是一种防火、易熔、绕线型电阻，可用作熔断器、浪涌电流限制器，它与C1、C2、C3、L1和L2组成的滤波器共同形成差模噪声衰减器。电阻器R13、R14、R15和R16用于平衡串联的大容量电容器之间的电压。

2 LinkSwitch-XT2初级侧

经整流和滤波的输入电压被施加到变压器T1的初级绕组。T1通过DRAIN（D）引脚切换并连接到LNK3696P IC上。D引脚为启动和稳态工作条件提供内部工作电流。

在功率MOSFET导通期间，电流在初级绕组中上升，并将能量存储在变压器铁芯内，而两个次级绕组由于二极管的反向偏置而保持截止。初级绕组电流最终将超过内部阈值（I_LIMIT），导致功率MOSFET在开关周期的剩余时间内关断。在下一个和所有后续开关周期开始时，由LinkSwitch-XT2决定是打开功率MOSFET还是让它保持关闭状态。通过将输出电压与参考电压V_FB进行比较来执行ON/OFF控制，从而使功率MOSFET被启用或禁用。通过使用ON/OFF控制，可以跳过循环来维持电压调节，而不必像传统电源控制器中那样使用误差放大器和斜坡发生器。

3 初级侧RCD钳位

低成本RCD钳位连接在变压器T1的初级绕组上。它由电阻器R20和R13、电容器C13和二极管D5组成。钳位有助于消除存储在T1漏电感中的能量。

4 输出整流

变压器T1的核心上有两个次级绕组，两个绕组分别与两个输出相连。对于两个次级绕组，次级开关电压由肖特基二极管D3和D4整流，然后由超低ESR型电容器C6、C7、C8和C9滤波。对于每个肖特基二极管，使用电阻器R4和R8以及电容器C5和C10来并行连接缓冲器网络，缓冲网络有助于限制二极管面临的峰值反向电压尖峰。每个输出端连接有预负载电阻R23和R24，以提高交叉调节性能。

5 输出反馈

两个输出（12V和5V）通过电阻分压器R5、R6和R7来检测。检测到的电压通过反馈（FB）引脚反馈到U1。该电压V_FB必须精确保持在2V，因此检测电阻必须具有1％的容差。

使用电阻器R5、R6和R7的加权反馈电路将连接到两个输出电压并连接到FB引脚。权重的大小由传递到FB引脚的电流的相对贡献决定，然后确定R5和R7的值。在原理图中，由于与R7相比通过R5的电流更大，因此5V输出会产生更大的电流。实际上，5V输出电压具有更好的反馈灵敏度和输出调节能力。

6 输出过压保护

BP/M引脚具有多种功能：它可为外部旁路电容提供连接点，也可通过调节电容值来达到电流限制的功能，并且还提供关断功能。与FB引脚类似，当输入BP/M引脚的电流超过内部阈值（I_BP（SD_））的时间等于开关频率的2到3个周期时，器件进入自动重启状态。通过设计一个故障发生时将电流注入BP/M引脚的电路，该器件可以配备输出过压和线路过压保护。

对于5V输出，使用齐纳二极管VR3和电阻R22的简单钳位电路实现过压保护。对于12V输出，齐纳二极管VR2、二极管D6和电阻器R7构成过压保护电路。12V输出电压超过VR2额定电压，D2二极管压降和旁路电压之和时，将导致超过I_BP（SD）的电流注入到BP/M引脚，这将触发自动重启并保护电源免受过压影响。

7 线路过压保护

该电源设计通过在功率MOSFET导通期间对次级电压进行采样来间接检测直流总线电压。在此期间，次级绕组两端的电压与初级绕组两端的电压成正比。当DC总线电压超过极限时，齐纳二极管VR1和二极管D2导通，导致电流流过晶体管Q1并流入FB引脚。当超过FB引脚电流限制至少连续2个开关周期时，器件将进入自动重启模式。

采用反激式开关IC LinkSwitch-XT2实现7W双输出非隔离反激式转换器设计的主要优点：

·高度集成的解决方案，具有900V额定电压功率MOSFET

·输出电压调节：12V±10％，5V±5％

·LinkSwitch-XT2具备可编程限流选择功能

·极其快速的瞬态响应，与负载时序无关

·满载条件下效率>80％

·230VAC时，<120mW的空载输入功率

·>6dB的传导EMI裕度

·不需要光耦合器或齐纳二极管便可实现调节功能

·可承受高达450VAC的线路输入

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 0
| 转发至：

本文由Tigerhoho翻译自Power Integrations，版权归世强硬创平台所有，非经授权，任何媒体、网站或个人不得转载，授权转载时须注明“来源：世强硬创平台”。

全部评论（0）

暂无评论

【经验】辅助绕组反馈方式的反激式开关电源输出电压偏高原因及解决办法

在反激式开关电源的设计中，使用辅助绕组供电的方式可以降低产品的静态电流功耗，而在此基础上使用辅助绕组反馈的方式则可以保证隔离的同时节省一颗光耦，所以辅助绕组反馈方式在低功耗低成本的产品中普遍使用，但是由于其自身反馈方式的弊端，其轻载时的输出电压偏高，本文以PI的LNK3202D离线式开关电源IC为例，分析该反馈方式电源轻载时输出电压偏高的原因及解决方法。

设计经验发布时间 : 2018-07-28

【经验】反激式开关电源的变压器该如何设计？

PI Topswitch-JX系列集成反激离线式开关IC，高度集成化设计使得外围电路设计简单易行；内置725V的高压MOS模块和全功能的多模块控制器，满足85V-265V的宽电压输入范围；负载功率范围10W-245W

设计经验发布时间 : 2018-02-27

【经验】离线式开关IC LNK364PN助力非隔离式电磁炉用辅助电源低成本应用方案

本文讲述Power Intagrations推出的LinkSwitch-XT系列离线式开关IC LNK364PN在非隔离式电磁炉用辅助电源中的应用。输入电压为185 – 265 VAC，输出电压为5 V, 100 mA / 18 V, 300 mA，采用反激式拓扑结构。

设计经验发布时间 : 2018-12-07

【应用】基于TNY286PG离线式开关IC设计的12W隔离反激电源，适合LED驱动器应用

本文主要介绍Power Integrations的TNY286PG在12W隔离反激电源中的应用，该12W电源的输入电压范围是190～265VAC，输出电压和电流分别是24V、500mA，是专门针对LED镇流器应用而设计的，具有空载功耗低、电路安全可靠的特点。

应用方案发布时间 : 2019-01-19

InnoSwitch3-Pro Family Digitally Controllable Off-Line CV/CC QR Flyback Switcher IC with Integrated High-Voltage Switch, Synchronous Rectification and FluxLink Feedback

型号- INN3375C,INN33X5C,INNOSWITCH3-PRO,INN3368C,INN3379C,INN3367C,INN3378C,INN3366C,INN3377C,INN3370,INN3365C,INN3376C,INN33X8C,INNOSWITCH3-PRO FAMILY,INN3370C,INN3365C-H302-TL

数据手册 - PI - Rev. P - 04/22 PDF 英文下载查看更多版本

【应用】使用TNY288PG离线式开关IC设计的12V/1A反激式电源，12W输出功率，全载效率高达84%

本应用方案使用Power Integrations TinySwitch-4系列离线式开关IC的TNY288PG器件设计的一个85~265VAC通用输入，12 V，1 A输出的反激式电源，在25℃的测试条件下，全载的效率高达84%，增加了MOSFET和磁性电力输送，降低了过载功率，降低输出二极管和电容器成本，同时其自动重启可防止输出短路和开环故障，精确且自动恢复的迟滞热关断功能可以确保安全。

应用方案发布时间 : 2019-01-20

【应用】12W通用输入恒压适配器低功耗方案：离线式开关IC TNY278PN，带载模式的效率大于75％

本文讲述Power Intagrations推出的TinySwitch-III系列离线式开关IC TNY278PN在12W通用输入恒压适配器中的应用。输入电压为85-265 VAC，输出电压为12 V，采用反激式拓扑结构，本设计空载功耗在265 VAC输入时小于50 mW（连接R8）。

应用方案发布时间 : 2018-12-10

60 W Isolated StackFET™ Flyback Power Supply Using InnoSwitch™3-EP Powi-GaN™ INN3679C-H606 and MinE-CAP™ MIN1072M

型号- ERJ-8GEYJ165V,SMAJ400A,SPF1VM102G18O00RAXXX,CFR-25JB-10R,ERJ-8GEYJ105V,C1608X7R1V105K080AE,BFC233810104,C1206C220KDGACTU,ERJ-14YJ8R2U,CF18JT1M30,ERJ-3GEYJ470V,C0402C102K5RACTU,Z4DGP410L-HF,ERJ-3GEYJ472V,ERJ-3EKF2002V,440LD10-R,INN3679C-H606,SM4007PL-TP,ERJ-3GEYJ101V,UVR1H220MDD1TD,LMK212B7475KGHT,RST 5,ERJ-2RKF1003X,MIN1072M,C0805C225M8RACTU,ERK2G9220F16OTO,ERJ-2RKF5621X,ERJ-8GEYJ106V,MMSZ5246B-7-F,C2012X5R1V106K085AC,V14E440P1,7447480221,299-1.6M-RC,C0805C102KCRACTU,CRCW121020R0JNEA,BAV20WS-7-F,AON6220,UCY2D820MHD9TO,STD15N50M2AG,KRL1220E-M-R012-F-T5,06032C102KAT2A,BZG03C200-M3-08,ERJ-8GEYJ474V,ERJ-8GEYJ395V

应用笔记或设计指南 - PI - Revision 1.0 - September 15, 2021 PDF 英文下载

【产品】效率94%！反激式开关电源“终极方案”

PI InnoSwitch3系列恒压/恒流离线反激式开关电源IC可实现高达94%的效率，与其上一代InnoSwitch系列产品相比，电源损耗大幅降低25%！

新产品发布时间 : 2017-09-22

【选型】900V集成式开关电源芯片，适用于380V工业用开关电源

PI的开关电源芯片INN2904K，该芯片是InnoSwitch™系列IC中的一款用于高压应用的集成式开关电源芯片。集成了反激式控制器、900 V MOSFET、次级侧检测和同步整流驱动器，带HIPOT隔离保护的FluxLink™集成反馈链路，优异的恒压(CV)精度，不受变压器设计或外围元件的影响。

器件选型发布时间 : 2018-04-26

6.6 W, Wide Range Input, Dual Output, Isolated Flyback Converter for Anti-Magnetizing Interference Using LinkSwitch™-XT2-900 LNK3696P

型号- ERJ-8GEYJ470V,MMSZ5245B-7-F,LNK3696P,ERJ-8GEYJ204V,BAV19WS-7-F,0805ZC104MAT2A,LINKSWITCH-XT2 900 V,ECA-1CM220,ERJ-6GEYJ160V,EKXJ401ELL470MK30S,ERJ-3GEYJ622V,SM4007PL-TP,ERJ-6ENF1000V,ERJ-8ENF5620V,ERZ-E08A561,B10S-G,08052C102KAT2A,EKZE250ELL331MH15D,ERJ-8GEYJ302V,0697H6300-02,F339X131048MDA2B0,ERJ-8GEYJ515V,GRM21AR72E102KW01D,440LD22-R,RLB9012-102KL,LTV-817A,ES1B-13-F,LNK3696P/G,ES2B-E3/52T

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