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TNY264开关电源的应用电路设计
作者:    时间:2011-09-22    来源:EDN 
 
      

  TinySwitch II系列产品可广泛用于23W以下小功率、低成本的高效开关电源。例如,IC卡付费电度表中的小型化开关电源模块,手机电池恒压/恒流充电器,电源适配器(Powersupplyadapter),微机、彩电、激光打印机、录像机、摄录像机等高档家用电器中的待机电源(Standbypowersupply),还适用于ISDNDSL网络终端设备。

  使用TinySwitch II便于实现开关电源的优化设计。由于其开关频率提高到132kHz,因此高频变压器允许采用EE13EF12.6小型化磁芯,并达到很高的电源效率。TinySwitch II具有频率抖动特性,仅用一只电感(在输出功率小于3W或可接受的较低效率时,还可用两个小电阻)和两只电容,即可进行EMI滤波。即使在短路条件下,也不需要使用大功率整流管。做具有恒压/恒流特性的充电器时,TinySwitch II能直接从输入高压中获取能量,不需要反馈绕组,并且即使输出电压降到零时仍能输出电流,因此可大大简化充电器的电路设计。对于需要欠压保护的应用领域(如PC待机电源),也能节省元件数量。

  1:TinySwitch II的典型应用

  1:1 -- 2.5W恒流/恒压输出式手机电池充电器

  由TNY264IC1)构成的2.5W5V0.5A)、交流宽范围输入的手机电池充电器电路,如图1所示。RF为熔断电阻器。85V265V交流电经过VD1VD4桥式整流,再通过由电感L1C1C2构成的π型滤波器,获得直流高压UIR1L1的阻尼电阻。利用TNY264的频率抖动特性,允许使用简单的滤波器和低价格的安全电容C8Y电容)即可满足抑制初、次级之间传导式电磁干扰(EMI)的国际标准。即使发生输出端容性负载接地的最不利情况下,通过给高频变压器增加屏蔽层,仍能有效抑制EMI。由二极管VD6、电容C3和电阻R2构成的钳位保护电路,能将功率MOSFET关断时加在漏极上的尖峰电压限制在安全范围以内。当输出电流IO低于500mA时,电压控制环工作,电流控制环则因晶体管VT截止而不起作用。此时,输出电压UO由光耦合器IC2LTV817)中LED的正向压降(UF≈1V)和稳压管VDZ的稳压值(UZ=3.9V)来共同设定,即UO=UFUZ≈5V。电阻R8给稳压管提供偏置电流,使VDZ的稳定电流IZ接近于典型值。次级电压经VD5C5L2C6整流滤波后,获得+5V输出电压。

1: 2.5W恒压/恒流式手机电池充电器

  TinySwitch II的开关频率较高,在输出整流管VD5关断后的反向恢复过程中,会产生开关噪声,容易损坏整流管。虽然在VD5两端并上由阻容元件串联而成的RC吸收电路,能对开关噪声起到一定的抑制作用,但效果仍不理想,况且在电阻上还会造成功率损耗。解决的办法是在次级整流滤波器上串联一只磁珠。

  磁珠(Magneticbead)是近年来问世的一种超小型的非晶合金磁性材料,它与铁氧体属两种材料。市售的磁珠外形与塑封二极管相仿,外形呈管状,但改用磁性材料封装,内穿一根导线而制成的小电感。常见磁珠的外形尺寸有Φ2.5×3mm)、Φ2.5×8mm)、Φ3×5mm)等多种规格。供单片开关电源使用的磁珠,电感量一般为几至几十μH。磁珠的直流电阻非常小,一般为0.005Ω0.01Ω。通常噪声滤波器只能吸收已发生了的噪声,属于被动抑制型;磁珠的作用则不同,它能抑制开关噪声的产生,因此属于主动抑制型,这是二者的根本区别。磁珠可广泛用于高频开关电源、录像机、电子测量仪器、以及各种对噪声要求非常严格的电路中。图1中的滤波电感L2,就选用3.3μH的磁珠,可滤除VD5在反向恢复过程中产生的开关噪声。

  由晶体管VT、电流检测电阻R4和光耦合器IC2组成电流控制环。当输出电流IO接近于500mA时,由于R4上的压降升高,使晶体管VT的发射极电压 UBE也随之升高,VT进入放大区,此时电流控制环开始起作用,输出呈恒流特性。即使输出端发生短路故障,使得IOUO0V,由于电阻R6R4上的总压降约为1.2V,仍能维持VT和光耦合器中LED的正常工作。R3为基极限流电阻。

  1.2 -- 15WPC机待机电源电路字串6 一种输出功率为15WPC机待机电源电路如图2所示。该电源可提供两路输出:主输出为+5V3A;辅助输出则为+12V20mA。总输出功率为 15.24W,电源效率高于78%。电路中采用两片集成电路:TNY267P型微型单片开关电源(IC1),SFH615 2型线性光耦合器(IC2)。直流输入电压为140V375V,这对应于交流输入电压为230V±15%或者110115V倍压输入的情况。利用TNY267P的欠压检测、自动重启动和高频开关特性,允许使用体积较小、价格较低的EE22型高频变压器磁芯。TNY267P芯片采用的是DIP 8封装形式,它能滤除因输出滤波电容缓慢放电而引起自动重启动时,在输出电压波形上形成的毛刺。当输入电压低于欠压值时,TNY267P就自动关断,起到保护作用;仅当输入电压高于欠压阈值时才工作。R2R3为欠压阈值设定电阻。二者的总阻值选4MΩ时,欠压阈值设定为直流200V,整流后的直流高压UI必须高于200V时,才能开启电源。而一旦开启电源,就将持续工作,直到UI降至140V才关机。这种滞后式关机的特性,可为待机电源提供所需的保持(Holdup)时间。

2: 15WPC机待机电源电路 

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标签:  开关电源  滤波


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