12V1A光耦反馈式开关电源

dianyuan@work 2022年1月10日18:58:11
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由 TinySwitch-Ⅲ系列产品TNY278P构成12V1A(12W)光耦反馈式开关电源的电路如图2-7所示。该电源具有欠电压/过电压保护功能,电源效率大于80%,在交流265V输入时的空载功耗低于50mW。电路中使用两片集成电路:IC1(TNY278P),IC2(光耦合器PC817A)。图中的R5*;、R8*均为可选件,而C7的电容量与所选择的极限电流值有关。

12V1A光耦反馈式开关电源

85~265V交流电经过输入保护电路及整流滤波电路后获得直流高压,接至一次绕组的端,一次绕组的另一端接TNY278P内部功率 MOSFET的漏极。FU为3.15A熔丝管,起到过电流保护作用。Rv是标称电压为交流275的压敏电阻(VSR),能吸收浪涌电压,起过电压保护作用。由C1、L1、C2构成的输入滤波器用于滤除串模干扰。一次侧钳位电路由PKE150A型瞬态电压抑制器VDz1(TVS)、阻塞二极管VD5、阻容元件C3、R1和R2组成,可将漏感产生的尖峰电压限制在安全范围以内。R2、C3还可抑制高频振荡。将TVS钳位电路与并联式RC型吸收电路相结合,不仅能降低电磁干扰(EM),还能提高电源效率。由于R2可限制VD5的反向电流,因此VD5允许采用低成本的1N4007GP型1A/1000V玻璃钝化式整流管来代替快恢复二极管,其反向恢复时间低于2μs;但不得使用普通的1N4007型整流管,否则会降低电源效率并增加串模干扰。

二次绕组的输出电压经过VD7整流,再经过C4、L2和C5滤波后获得直流输出电压Uo。VD7采用BYV28-200型超快恢复二极管,其额定整流电流Id=3.5A,最高反向工作电压URM=200V。L2采用铁氧体磁珠,能抑制开关声。磁珠是近年来问世的一种超小型的非晶合金磁性材料,外形尺寸有∅2.5mm×3mm、∅2.5mm×8mm、∅3mm×5mm、∅3.5mm×7.6mm等多种规格,电感量仅为几至几十微亨。C5为安全电容(亦称作Y电容)。

该电源采用配稳压管的光耦反馈电路。由VDz3提供参考电压,当输出电压Uo发生波动时,在光耦合器PC817A内部的LED上可获得误差电压。因此,该电路相当于给TNY278P增加了一个外部误差放大器,再与内部误差放大器配合使用,即可对Uo进行调整。当Uo超过VDz3的稳定电压(Uz)与PC817A中LED正向电压降(Uf)之和时,经光耦合器产生的电流将超过使能端的阈值电流,就强迫关断一个开关周期。若Uo<Uz+Uf,则使能一个开关周期。通过调节工作期的数量,即可对输出电压进行精确调节。倘若负载变轻,则工作周期数亦随之减少,从而降低了开关损耗,即使轻载时也能提供恒定的效率。

由于TNY278P采用自供偏压方式,因此一般情况下高频变压器不需要增加偏置绕组。但使用偏置绕组可实现输出过电压保护功能,当反馈环路出现开路故障时还能保护负载不受损坏。当输出端出现过电压情况时,若偏置电压超过VDz2与BP/M端电压之和(28V+5.85V),则电流开始流进BP/M端。此电超过5mA时,TNY278P内部的锁存关断电路将被激活,将输入电路断开,起到保护作用。一旦BP/M端电压下降到2.6V以下时,TNY278P内部的锁存关断电路又被重置。R8为可选,不接R8时,在交流265V输入时的空载功耗为140mW;接上R8后可降至40mW。

EN/UV端的欠电压阈值电流为25μA,在EN/UV端与直流输入端之间串联一只欠电压阈值设定电阻R5。取R5=3.6M时,欠电压阈值Uuv约为90V。当直流输入电压正常时,U1≈300V,EN/UV端的电压为1.2V,该端的输入电流≈(300V-1.2V)/3.6M=83μA>25μA,此时欠电压保护电路不起作用。一旦U1低于90V,使I en/uv=(90V-1.2V)/3.6M=24.6uA<25uA,欠电压保护电路就强迫功率 MOSFET关断,直到Ien/uv超过25μA,TNY278P才转入正常工作。

TinySwitch-Ⅲ在设计上非常灵活。以图所示电路为例,C7的容量有以下三种选择方法:

①C7=0.1μF时,对应于TNY278P的标极限电流,适合构成密封式电源适配器;

②C7=1μF时,对应于TNY278P的u,还对应于TNY277P的I(limrr),这种情况下能降低通过 TinySwitch-Ⅲ的有效值电流,并能提电源效率,但最大输出功率会降低,这适用于对环境温度要求高、散热性差的应用场合;

③C7=10uF时,对应于TY278P的I(limit)或TNY279PI(limit)的,此时能增加开关电源的峰值输出功率或连续输出功率。 TinySwitch-Ⅲ产品系列相邻型号之间的电流极限值互相兼容,这正是其另一显著特点。上述兼容性具有两大优点,第一,用户无需改变 TinySwitch-Ⅲ芯片的型号及外围电路,即可灵活地设计出具有不同特点的开关电源;第二,在用相邻型号的 TinySwitch-Ⅲ芯片进行代换时,只需对C7进行改动,从而极大地方便了用户。

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