【应用】低成本高效率双路输出降压式转换器应用方案：离线式开关电源IC LNK304DN

时间： 2018-12-13 来源：POWER INTEGRATIONS

技术问答

本文讲述Power Intagrations推出的LinkSwitch-TN系列离线式开关电源IC LNK304DN在高效率双路输出降压式转换器中的应用。输入电压为85 – 265 VAC，输出电压为12 V, 3.3 V，采用降压式拓扑结构。

设计特色

·低成本的双路输出设计

·在通用输入电压范围内均可工作，因此单一的设计即可行销全球

·反馈通过低成本的简单分压器得到

·3.3 V输出具有出色的稳压(±5%)

·出色的能效

·待机输入功耗低：

·在230 VAC交流输入时小于300 mW，输出负载为50 mW

·与典型的齐纳稳压管/线性稳压解决方案相比，其效率更高

·符合CISPR-22/EN55022B对传导EMI的限制

图1中所示的电源采用简单的降压拓扑结构技术，该设计实现两个输出电压而无需变压器。典型的应用包括电表电源，其需要一个3.3 V电源用于计量，一个12 V电源用于开关继电器或为远程抄表的无线模块提供电源。

电阻RF1属于可熔阻燃型，它在发生严重故障时充当保险丝，并具有差模浪涌滤波功能。二极管D1提供AC输入整流，而C1和C 2提供平滑滤波，它们与L 1一起形成π型滤波器。通过 Link-Switch系列器件内集成的频率抖动功能，EMI得到进一步降低（见图3）。

在MOSFET关断期间，电容C4通过D3充电至输出电压（D2和 D3的压降抵消）。此电压用于通过R1和R2组成的电阻分压器为 U1提供反馈。在每个开关周期，都会对FB引脚进行采样。如果流入U1反馈引脚的电流小于49 μA，将使能随后的周期。在每个使能的开关周期内，将使能U1的内部MOSFET，使流过L2和C5的电流线性增加。一旦达到内部限流点，MOSFET即关断，电感电流通过二极管D2进行续流。通过调整使能与禁止周期的比例，可以维持稳压。通过由Q1、R4、R5、R7、R8和VR1组成的非常简单的、低成本分立式线性变压器，可以维持3.3 V输出的稳压。

参考齐纳稳压管 VR1由R7和R8设定的10 mA电流进行偏置。选择VR1的值，使其比要求的输出电压高一个VBE压降，以便Q1接成射极跟随器形式获得3.3V输出。电阻R8可以对输出电压设定点进行更精确的控制。电阻R4能够在过流条件下对Q1提供保护。晶体管Q1是小型信号晶体管。

图1. 1.25W双路输出降压式转换器使用LinkSwitch-TN

设计要点

·应选择测试电流比较低(5 mA)的齐纳稳压管作为VR1。初始容差直接影响输出容差：2%的容差引起包括线电压和负载调整率在内的输出变化在5%以内。

·电阻R5和R6为可选元件，用于同时在两个输出端提供很小的假负载，以帮助维持电压稳压，直至降至空载。如果无需空载稳压，则可省去这两个元件。

·R8用于提供较小的额外压降，以便使用标准的3.9 V齐纳稳压管在3.3 V输出端实现更精确的调整。

·为实现最准确的调整， R1和R2选用1%容差的金属膜电阻。

·选择电阻R7的值，使约为5 mA - 10 mA的齐纳稳压管测试电流流经VR1。

·D2是超快恢复型二极管(tRR = 25 ns)。也可以使用速度较慢的二极管（例如UF4005），但这会造成更高的反向恢复电流尖峰并降低效率。

图 2. 最差的负载条件和电压调整率结果图

3. 230 VAC交流输入时（最差条件）EN55022B标准的传导EM结果

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型号- Z4DGP408L-HF,DST5200,ED120/2DS,EKZE160ELL681MH20D,ERJ-8ENF2004V,ECA-0JHG102,ERJ-6ENF6041V,VS-8TQ100-M3,CL31A226KAHNNNE,440LD10-R,FG24X7R1H225KRT06,RNU1J560MDN1PH,ERJ-6ENF3241V,ERJ-6GEYJ104V,ERJ-6ENF1002V,B82731M2132A030,ECQ-U2A334ML,C0805C225M8RACTU,8020 000100,CGA4J2X7R1E474K125AA,08051C101JAT2A,ERJ-6ENF2942V,CL21B474KBFVPNE,ERJ-6GEYJ124V,EKZE630EC3121MH20D,CC1206KRX7R9BB472,INNOMUX,37212000411,SI4154DY-T1-GE3,RL80J102MDN1KX,ERJ-6ENF10R0V,K104K15X7RF5TH5,ERJ-8GEYJ393V,INN3468C,ERJ-8ENF10R0V,ERJ-6ENF4991V,BAT46W-TP,ERJ-8ENF1963V,B65814C1512T001,INNOSWITCH,EKMX401ELL101ML40S,18R103C,IMX111U,C3216X7R2J222K,DF1B-4P-2.5DSA(01),CC0805KRX7R8BB224,SC-02-10GS,MMSZ5246B-7-F,DF1B-6P-2.5DSA(01),BYV26C,V275LA10P,RNE1C471MDN1,ERJ-6ENF47R0V,MMSZ5252BT1G,SQJA62EP-T1_GE3,VJ1206Y104KXCAT

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