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          基于ST意法半導(dǎo)體 L6566BH多模式控制器的100 W超寬范圍反激式轉(zhuǎn)換器解決方案STEVAL-ISA211V1

          作者: 時間:2022-10-20 來源:大大通 收藏

          許多電器和設(shè)備需要一個與主電源分開工作的輔助電源 (SMPS),以支持例如待機操作。 這些輔助電源的額定功率從幾瓦到幾十瓦不等,可以是隔離的也可以是非隔離的。 為確保良好的性能,工程師必須選擇最能滿足效率、尺寸、安全性和成本要求的電源拓撲——包括反激式或準(zhǔn)諧振(fly-back or quasi-resonant)。 

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202210/439325.htm

          意法半導(dǎo)體的EVAL-ISA211V1專為工業(yè)用作輔助電源設(shè)計,具有增強型隔離的24 V / 100 W輸出可用于多種應(yīng)用。 輸入電壓范圍從標(biāo)準(zhǔn)歐洲電壓(230 VAC)開始,到690 VAC或1 KVDC。 對于短時間段或較低的輸出功率,轉(zhuǎn)換器可以在降低到150 VDC的電壓下運行。

          EVAL-ISA211V1基于多模式控制器和STW12N170K5 1700 V MDmesh K5功率MOSFET,采用單開關(guān)反激式拓撲結(jié)構(gòu),具有隔離輸出。 集成了840 V高壓啟動,該啟動由STD1NK60T4功率MOSFET提升至1 kV。 該轉(zhuǎn)換器以固定頻率模式工作,但是透過改變一個電阻器可以很容易地將其設(shè)置為準(zhǔn)諧振模式quasi-resonant mode。

          電路板參數(shù)

          主要零件

          是一款用途極為廣泛的電流模式初級控制器 IC,專為使用整流三相輸入線路的高性能離線而設(shè)計。它還適用于必須符合 EN61000-3-2 或 JEITA-MITI 規(guī)定的應(yīng)用的單級、單開關(guān)、輸入電流整形轉(zhuǎn)換器(單級 PFC)。支持固定頻率 (FF) 和準(zhǔn)諧振 (QR) 操作。用戶可以根據(jù)應(yīng)用需要選擇兩者之一。該器件具有外部可編程振蕩器:它定義了 FF 模式下的轉(zhuǎn)換器開關(guān)頻率和 QR 模式下允許的最大開關(guān)頻率。

          當(dāng)選擇 FF 操作時,IC 作為標(biāo)準(zhǔn)電流模式控制器工作,最大占空比限制為 70% min??梢哉{(diào)制振蕩器頻率以減輕 EMI 輻射。

          選擇 QR 操作時,會在重負載下發(fā)生,并通過觸發(fā) MOSFET 導(dǎo)通的變壓器退磁感應(yīng)輸入實現(xiàn)。在某些條件下,可以實現(xiàn) ZVS(零電壓開關(guān))。轉(zhuǎn)換器的功率能力隨電源電壓上升而增加,由線電壓前饋補償。在中等和輕負載下,由于 QR 工作頻率等于振蕩器頻率,因此會激活一個功能(跳谷)以防止頻率進一步上升并使工作盡可能接近 ZVS。

          無論是 FF 還是 QR 操作,在非常輕的負載下,IC 都會進入受控的突發(fā)模式操作,連同內(nèi)置的、非耗散的、高電壓啟動電路和低靜態(tài)電流,有助于避免消耗電源電壓低并符合節(jié)能建議。

          創(chuàng)新的自適應(yīng) UVLO 有助于最大限度地減少與變壓器寄生引起的自供電電壓波動相關(guān)的問題。

          該器件包含的保護功能包括:非鎖存輸入欠壓(掉電)、輸出 OVP(可選擇自動重啟或鎖存模式)、具有延遲關(guān)斷功能的第一級 OCP,以在過載或短路情況下保護系統(tǒng)(可選擇自動重啟或鎖存模式),以及當(dāng)變壓器飽和或次級二極管短路時調(diào)用的二級 OCP。鎖存禁用輸入允許通過外部 NTC 輕松實現(xiàn) OTP,而內(nèi)部關(guān)斷可防止 IC 過熱。

          可編程軟啟動、電流檢測輸入前沿消隱以提高抗噪性、斜率補償(僅在 FF 模式下)以及用于外部控制突發(fā)模式操作或遠程開/關(guān)控制的關(guān)斷功能完善了此功能設(shè)備。

          官網(wǎng)連結(jié)URL: https://www.st.com/en/power-management/l6566bh.html

          設(shè)計描述:

          輸入階

          該板配備工業(yè) 1 kV 10.3x38 mm 保險絲,占位面積為標(biāo)準(zhǔn) 5x20 mm保險絲可用于在較低電壓下進行測試。輸入電壓由六個 68 μF / 400 V 電容器整流和穩(wěn)定,這些電容器排列在三對并聯(lián)的串聯(lián)中,這些電容器與兩個 1206 SMD 電阻器平衡

          上述電路提供安全的高壓啟動。 晶體管 Q1 充當(dāng)輸入電容器分壓的電壓的簡單電壓跟隨器,大約為 ? 的 V+。 在關(guān)閉狀態(tài)期間,

          HV 引腳電壓僅由漏電流偏置。

          Q1 和 HV 引腳均由齊納二極管 D11 和 D12 保護。

          緩啟動(soft start)

          連接到 L6566BH 控制器 SS 引腳的電容器用于緩啟動和過載保護。在緩啟動階段,電容器由電流 iSS = 20 μA(典型值)從零電壓充電,直到 VSS 達到 2 V。在此期間,初級繞組電流的設(shè)定點從零上升到最大值,用于反饋的 COMP 引腳被忽略。緩啟動后,電壓保持在 2 V 直到過載出現(xiàn),在這種情況下,電容器再次以剛好為軟啟動電流的四分之一的電流充電。如果過載持續(xù)足夠長的時間使 VSS 達到 5V,器件將停止開關(guān),使對短時過載有一定的容忍度。將輸出電容器充電至標(biāo)稱輸出電壓的時間取決于負載和輸入電壓。

          由于在緩啟動期間忽略 COMP 引腳,不合適的 SS 電容可能會引起輸出過壓。為防止出現(xiàn)這種情況,必須針對最大輸入電壓和空載設(shè)置緩啟動時間,從而在任何其他條件下觸發(fā)過載狀態(tài)。在此應(yīng)用中,不可能使用一個電容器來確保安全軟啟動,并且在每種情況下都不會因過載而停止,  因此該板實現(xiàn)了如下所示的修改后的緩啟動電路。

          在該電路中,緩啟動電容器 C23 確保每個輸入電壓和輸出負載的平滑緩啟動,而帶有 D10 的 Vref 分壓器(電容器 C26 和 C27)延遲過載保護。D9 將 SS 引腳箝位到 Vref 以在過載時觸發(fā)自動重啟。

          準(zhǔn)諧振模式quasi-resonant mode , QR mode, 開關(guān)頻率switching frequency, ZCD and OVP 要將初始的固定頻率 (FF) 模式更改為準(zhǔn)諧振 (QR) 模式,必須安裝 R26 = 0Ω。還必須安裝 ZCD 電阻R23 和 R28 以進行 QR 操作。這些電阻也在 QR 和 FF 模式下提供過壓保護 (OVP)。如果不需要 OVP,則需要使用電阻R23(例如 330 kΩ)將 ZCD 引腳箝位到 GND 以確保穩(wěn)定性。

          如果選擇 QR 操作,開關(guān)頻率會隨著負載降低而增加。當(dāng)它達到極限(用 R25 設(shè)置)時,轉(zhuǎn)換器開始為低負載實施跳谷valley skipping模式,為空載或極輕負載實施突發(fā)burst模式。由于開關(guān)損耗與開關(guān)頻率和輸入電壓成正比,因此對于全輸入電壓范圍 建議選擇 51.3 kHz FF 操作開關(guān)頻率附近的限制;即,R25 = 39 kΩ。

          如果 QR 操作的輸入電壓范圍僅涉及較低的電壓(例如,僅 230 VAC),則 R25 可減少至16kΩ;即,大約125 kHz 頻率限制。


          官網(wǎng)連結(jié)URL

          - 100 W, ultra-wide range flyback converter based on L6566BH - STMicroelectronics

          ?場景應(yīng)用圖

          ?展示板照片

          ?方案方塊圖

          ?核心技術(shù)優(yōu)勢

          · 使用多功能集成IC,用料精簡,低成本 · 電路板設(shè)計考慮修改和附加功能,包括電壓占位面積和 零件安排

          ?方案規(guī)格

          · 寬輸入電壓范圍: 230至690 VAC在

          · 250至1000 VDC

          · 輸出24 V / 100 W

          · 短時欠壓undervoltage(輸出50 W所需的時間較長)低至150 VDC / 180 VAC

          · 可選擇固定頻率或準(zhǔn)諧振操作

          · 嵌入式1 kV高壓啟動

          · 軟啟動電路

          · 掉電保護

          · 符合RoHS



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