DI-144參考設(shè)計(jì)TOPSwitch-HX冷凝式鍋爐電源

設(shè)計(jì)特色
        在各種負(fù)載條件下均可實(shí)現(xiàn)高效率（見圖2）
　　可在高環(huán)境溫度下工作(65 °C)
　　P封裝大于3.2 mm的爬電距離／空間距離，在高度潮濕和污染的環(huán)境下保證電源的可靠工作
　　集成的安全及可靠性能：
　　輸出過壓保護(hù)可針對鎖存或自動(dòng)恢復(fù)進(jìn)行配置
　　精確的、自動(dòng)恢復(fù)且具有遲滯特性的過熱關(guān)斷功能使PCB板的溫度在各種條件下均維持在安全范圍內(nèi)
　　在輸出短路及反饋環(huán)路開環(huán)時(shí)進(jìn)入到自動(dòng)重啟動(dòng)保護(hù)狀態(tài)
 
　　符合EN55022和CISPR-22 Class B的傳導(dǎo)EMI限制
　　工作原理

　　圖1所示的電源是一種隔離反激式電源，采用TOP258PN器件。此設(shè)計(jì)具有較高的效率，可以在無需任何外接散熱器件的情況下在高溫(65 °C)環(huán)境中進(jìn)行工作。

　　保險(xiǎn)絲F1在出現(xiàn)嚴(yán)重的短路故障時(shí)可起到保護(hù)作用。X-電容C1執(zhí)行差模EMI濾波，而共模EMI濾波則由共模扼流圈L1和具有安全額定電壓的Y電容C8共同執(zhí)行。AC線輸入電壓通過D8到D11的二極管進(jìn)行全橋整流，并通過大電容C29濾波。C4是一種金屬膜類型的電容，應(yīng)放置在距離開關(guān)電路較近的位置，來對DC總線的高頻噪音進(jìn)行去耦，并改善差模EMI。

　　D2、R17和C34形成RCD箝位，可防止漏極電壓尖峰對U4內(nèi)集成的MOSFET造成損壞。齊納二極管VR1可隨時(shí)確保最大箝位電壓且在正常工作條件下不會(huì)導(dǎo)通。

　　T 1 變壓器上的偏置繞組經(jīng)D 1 3 整流、C 1 3 濾波， 然后為TOPSwitch提供電源，并且通過光敏三極管U2B控制電流。

　　輸出電壓經(jīng)過超快速二極管D14整流，并聯(lián)的低ESR電容C30和C31共同對輸出進(jìn)行濾波。電感L2和C32構(gòu)成次級(jí)濾波器，以減小輸出電壓紋波。

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圖 1. 50 W連續(xù)輸出、70 W峰值的冷凝式鍋爐電源，使用TOP258PN器件

圖 2. 標(biāo)準(zhǔn)輸入電壓下的效率與負(fù)載

　　通過光敏二極管U2A，可從輸出端提供反饋電路，U2A的偏置點(diǎn)可以通過TL431可編程的并聯(lián)穩(wěn)壓器U3進(jìn)行設(shè)置。電阻R25和R11形成一個(gè)電壓分壓網(wǎng)絡(luò)，將輸出電壓限制在24V。電阻R10和電容C36為反饋電路提供補(bǔ)償。電阻R27和電容C35形成相位提升網(wǎng)絡(luò)，可提高系統(tǒng)的相位裕量。電阻R9為并聯(lián)穩(wěn)壓器U3提供偏置電流，此時(shí)光敏二極管U2A不會(huì)導(dǎo)通。電阻R26設(shè)置整個(gè)回路增益，并通過U2A限制瞬態(tài)時(shí)的電流。

　　設(shè)計(jì)要點(diǎn)

　　RCD箝位元件的尺寸可根據(jù)正常工作模式來選擇，因?yàn)辇R納二極管VR1需要確保在啟動(dòng)和負(fù)載瞬態(tài)期間箝位電壓是安全的。

　　通過電阻R28將流限設(shè)置為一個(gè)較低的值，約是內(nèi)部流限的50%。因此，在實(shí)際應(yīng)用中可以采用較大的TOPSwitch-HX器件，以增加效率。

　　磁芯大小和繞組線徑大?。ㄒ姳?）是根據(jù)峰值功率和連續(xù)輸出功率的平均值進(jìn)行選擇的。

　　根據(jù)峰值輸出功率選擇初級(jí)和次級(jí)繞組的匝數(shù)和初級(jí)電感值（見表1）。

　　電阻R13抑制高頻諧振振蕩，二極管D2仍然導(dǎo)通，從而改善EMI。

圖 3. 最差情況下的傳導(dǎo)EMI(230 VAC)（輸出輸出懸浮狀態(tài)）

表 1. 變壓器參數(shù)。（NC = 無連接，TIW = 三層絕緣線）