使用TinySwitch II實現開關電源優化的電路設計
2:電路設計要
2.1 使用注意事項
(1)直流輸入電壓UI的最小值UImin可按90V來設計。輸入寬范圍電壓(85V~265V)時,輸入級濾波電容C1的容量可按3μF/W的比例系數來選取;例如當輸出功率PO=10W時,C1=30μF。對于交流230V±15%固定電壓輸入的情況,比例系數可取1μF/W?!?/p>
(2)為了降低損耗,提高電源效率,次級整流管宜采用肖特基勢壘二極管(SchottkyBarrierDiode,英文縮寫為SBD),簡稱肖特基二極管。這種管子具有正向壓降低(UF≈0.4V)、功率損耗小、反向恢復時間短(trr可小到幾ns)等優點,適合用做低壓、大電流整流或續流。
(3)選擇輸出功率較大的TinySwitch II芯片,有 助于提高電源效率。例如在圖2所示的電路中,選擇TNY267時電源效率的下限值為78%;若采用TNY266、TNY264,就依次降為76%、74%。
(4)在特定的應用中,TinySwitch II的最大輸出功率隨熱環境(包括環境溫度,散熱條件,通風狀況以及電源采用密封式還是敞開式等因素)、高頻變壓器磁芯的尺寸、工作方式的設計(連續模式或不連續模式)、所需功率、輸入電壓的最小值、輸入級濾波電容的容量、輸出整流管的正向壓降等條件而變化,可能與TinySwitch II系列第二代微型開關電源的原理一文中的表1中所列的典型值不同。
(5)TinySwitch II能濾除高頻變壓器產生的音頻 噪聲。允許采用普通結構的浸漆變壓器,磁芯之間也可以不用膠粘接。當開關電源隨負載的減輕而產生音頻干擾時,TinySwitch II就通過不連續地減小極限電流值,以濾除音頻噪聲。
(6)圖1中的LTV817型線性光耦合器,可用 PC817或PC817A來代替。它們的技術參數基本相同,電流傳輸比CTR=80%~160%,反向擊穿電壓U(BR)CEO≥35V。
(7)在圖2所示電路中,待機電源若選擇TNY266P芯片,輸出功率就降為10W。此時可選EE16型高頻變壓器磁芯,并且還可以去掉濾波電容C7。
2.2 印制板設計要點
TinySwitch II芯片的印制板元器件布置圖,如圖3所示,這里未使用欠壓保護電阻。設計印制板時必須注意以下事項:
圖3: TinySwitch II的印制板元件布置圖
(1)TinySwitch II下面的敷銅板不僅作為源極接 地點,還起到散熱作用。圖3中陰影區域面積應足夠大,才能保證TinySwitch II和次級整流管散熱良好,使芯片的結溫低于100℃。
(2)旁路端電容CBP和輸入濾波電容C1必須采用單點接地法,接至源極端。連接C1、高頻變壓器和TinySwitch II的初級回路應盡量短捷。
(3)初級鉗位電路用于限制關斷時漏極上的峰 值電壓??捎肦、C、VD型鉗位電路來實現,亦可用200V穩壓管或者瞬態電壓抑制器(TVS)對漏極電壓進行鉗位。在任何情況下,都要使鉗位元器件到高頻變壓器和TinySwitch II的距離為最短。
(4)若使用欠壓檢測電阻,應使電阻盡可能靠近 EN/UV端,以減少感應噪聲。還需要考慮欠壓檢測電阻R2和R3的耐壓值。選擇(1/4)W的電阻時,一般可承受200V電壓(指連續加壓,下同);對(1/2)W的電阻,耐壓值則為400V。
(5)安全電容(Y電容)應直接安裝在初級濾波電容的正極與次級的公共地(返回端)之間,最大限度地抑制電磁干擾和共模浪涌電壓。
(6)光耦合器到TinySwitch II的EN/UV端和源極的距離應最短,以減小噪聲耦合。EN/UV腳到光耦合器的距離應小于12.7mm,到漏極的距離則應大于5.1mm。
(7)為提高穩壓性能,連到次級繞組、次級整流管、次級濾波電容的的環路要盡量短。次級整流管的焊盤面積須足夠大,以確保在輸出短路的情況下能將整流二極管的熱量及時散發掉。
(8)連到輸入、輸出濾波電容的印制導線采用了末端收縮的布線方式,這有兩個好處:能使所有的高頻電流通過濾波電容被濾掉(若印制導線過寬,印制導線之間的分布電容就會影響對高頻干擾的濾波效果);;減少由TinySwitch II向輸入濾波電容、由次級整流管向輸出濾波電容傳輸的熱量。返回端與次級的連線要短捷、連線的特性阻抗要低。另外,返回端應直接連到次級繞組的引腳處,而不是Y電容的焊點處。
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