LinkSwitch―TN系列節(jié)能型單片開關(guān)電源的電路設(shè)計(jì)

（b）Buck-Boost變換器

圖2 LinkSwitch—TN的兩種基本電路結(jié)構(gòu)

3 LinkSwitch—TN系列單片開關(guān)電源的典型應(yīng)用

由LNK304構(gòu)成＋12V/120mA非隔離式開關(guān)電源的電路如圖3所示，其輸出功率為1.44W。該電路適用于空調(diào)、洗碗機(jī)、電飯煲等家用電器的控制電源，亦可用做夜間照明燈、LED驅(qū)動(dòng)器、智能化電能表以及住宅供熱控制器，在這些地方允許使用非隔離電源。

圖3 ＋12V/120mA非隔離式開關(guān)電源的電路

輸入電路由可熔斷電阻器RF、二極管VD1及VD2、電容C4及C5和電感L2組成?？扇蹟嚯娮杵骶哂幸韵鹿δ埽?p> ——對(duì)VD1和VD2起限流保護(hù)作用；

——降低串模噪聲干擾；

——當(dāng)其他元器件發(fā)生短路故障時(shí)，RF迅速被熔斷，切斷輸入電壓。

用可熔斷電阻器代替保險(xiǎn)管的優(yōu)點(diǎn)是它在熔斷時(shí)不會(huì)產(chǎn)生電火花或煙霧，既安全又不造成干擾。將二極管VD1和VD2串聯(lián)后，耐壓能力可提高到2kV，并且使噪聲電流只在二極管導(dǎo)通時(shí)通過。

電源調(diào)整電路由LNK304、UF4005型超快恢復(fù)二極管VD3、輸出儲(chǔ)能電感L1和濾波電容C2組成。電感L1的峰值電流是由LNK304P的極限電流來限制的，其控制方案與TinySwitch中的開／關(guān)控制器很相似。

由于VD4（玻璃鈍化的1N4005GP）和VD3的正向壓降相同，因此C3兩端的電壓能跟隨輸出電壓的變化。C3上的電壓經(jīng)過電阻R1和R3分壓后送至LNK304的引腳FB。為達(dá)到所期望的輸出電壓值，UFB應(yīng)等于0.65V。

LNK304是通過跳過周期的方式來對(duì)輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)的。當(dāng)輸出電壓升高時(shí)，流入引腳FB的電流IFB也會(huì)增加，若電流IFB>49μA，則隨后的周期將被跳過去，直到IFB49μA。因此，當(dāng)負(fù)載減輕時(shí)將跳過許多周期；負(fù)載加重時(shí)跳過的周期較少。如果發(fā)生輸出過載、輸出短路故障，LinkSwitch—TN開關(guān)就進(jìn)入自動(dòng)重啟動(dòng)階段，輸出功率降至POM×6％，從而限制了平均輸出功率。R2為負(fù)載電阻，可將輕載或空載時(shí)的輸出電壓與額定輸出電壓的誤差控制在±10％以內(nèi)。取R2=2.4kΩ時(shí)，預(yù)設(shè)的負(fù)載電流為5mA。

實(shí)測(cè)該開關(guān)電源的負(fù)載調(diào)整曲線如圖4所示。

圖4 負(fù)載調(diào)整曲線

4 電路設(shè)計(jì)要點(diǎn)

下面以圖3為例，介紹LinkSwitch—TN的電路設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

4.1 續(xù)流二極管VD3

采用不連續(xù)模式時(shí)，VD3應(yīng)選擇trr≤75ns的超快恢復(fù)二極管作為續(xù)流二極管；采用連續(xù)模式時(shí)，要求trr≤35ns。UF4005屬于超快恢復(fù)二極管，其trr=30ns，能滿足上述兩種工作模式的需要。不要使用快恢復(fù)二極管，因?yàn)?，這種管子的反向恢復(fù)時(shí)間為幾百ns，在啟動(dòng)過程中會(huì)使LinkSwitch—TN總處于連續(xù)工作模式，從而產(chǎn)生上升沿很高的尖峰電流強(qiáng)迫轉(zhuǎn)換周期提前結(jié)束，使輸出無法達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

4.2 反饋二極管VD4

反饋二極管VD4可選用廉價(jià)的整流管，如1N4005型整流管，但最好采用玻封管，這種管子的反向恢復(fù)時(shí)間較短。此外，VD4和VD3的正向壓降應(yīng)相等。

4.3 電感L1

推薦L1采用帶鐵氧體磁芯的電感，以降低成本并減小音頻噪聲。L1的電感量應(yīng)大于或等于設(shè)計(jì)值，所能承受的有效值電流也要留出一定余量。

4.4 輸出級(jí)濾波電容C2

C2的主要作用是平滑濾波。鑒于輸出的紋波電壓與C2的等效串聯(lián)電阻（ESR）呈函數(shù)關(guān)系，因此，要盡量選擇低ESR的電容。

4.5 反饋電阻（R1）和偏置電阻（R3）

由R1和R3構(gòu)成的電阻分壓器應(yīng)使引腳FB的電壓保持在1.65V。R3可選擇標(biāo)稱阻值為2kΩ/±1％的電阻。

4.6 反饋電容C3

C3可選普通的電解電容，它具有“取樣保持”的功能。在LinkSwitch—TN關(guān)閉時(shí)間內(nèi)，C3上的電壓被充電到輸出電壓值。C3的電容量范圍是10～22μF，當(dāng)電容量取得過小時(shí)會(huì)降低在小負(fù)載情況下的穩(wěn)壓性能。

4.7 負(fù)載電阻R2

當(dāng)最小負(fù)載電流小于3mA時(shí)，直接反饋式電路要求有一個(gè)負(fù)載電阻來維持輸出電壓的穩(wěn)定。選擇R2=4kΩ時(shí)，可使IOmin=3mA。

此外，在光耦反饋式電路中還需要給外部穩(wěn)壓管接限流電阻（RZ），將穩(wěn)壓管的工作電流限制在1～2mA，以減小空載時(shí)輸出的紋波電壓，參見圖1（c）。

5 結(jié)語

LinkSwitch—TN系列單片開關(guān)電源具有性能先進(jìn)、使用靈活、電路簡(jiǎn)單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用前景。利用LinkSwitch—TN還可設(shè)計(jì)多路輸出式開關(guān)電源，其特點(diǎn)是電源的總輸出電壓及總輸出電流等于各路輸出之和（對(duì)負(fù)壓應(yīng)取絕對(duì)值）。