Esta nota de aplicación describe métodos y procedimientos de diseño detallados para convertidores de dinero fuera de línea. Se presentan consideraciones de diseño y fórmulas de cálculo.
prólogo
Un convertidor fuera de línea es un convertidor que convierte el voltaje de CA directamente de la línea de alimentación de CA a CC. Algunas de las características principales de estos dispositivos son su tamaño mucho más pequeño y su peso más ligero en comparación con otros tipos. Esto se debe a que el sistema no tiene un transformador de aislamiento de frecuencia de línea. El convertidor alimentará la carga sin mayores interrupciones.
Esta nota de aplicación describe métodos y procedimientos de diseño detallados para convertidores de dinero fuera de línea. Se presentan consideraciones de diseño y fórmulas de cálculo. FSL336LR está diseñado para topologías no aisladas. Convertidores reductores, convertidores reductores-elevadores, convertidores flyback no aislados, etc. El dispositivo es un controlador de modulación de ancho de pulso (PWM) de modo de corriente integrado y SenseFET. El controlador PWM integrado incluye un regulador de 10 V sin circuitos de polarización externa, bloqueo por bajo voltaje (UVLO), supresión de borde de ataque (LEB), controladores de encendido/apagado de puerta optimizados, atenuador EMI, apagado térmico (TSD) incluidos. , una fuente de corriente de precisión compensada por temperatura para una compensación de bucle optimizada y un circuito de protección contra fallas.
En comparación con las fuentes de alimentación lineales, la FSL336LR reduce el tamaño y el peso total. Mejore la eficiencia, la productividad y la confiabilidad del sistema. Las aplicaciones del FSL336LR son adecuadas para diseños de plataformas rentables.
Circuito de arranque y arranque suave
En el arranque, la fuente de corriente de alto voltaje (ICH) interna del regulador de alto voltaje proporciona una corriente de polarización interna (ISTART) para cargar un capacitor externo (CA) conectado al pin VCC, como se muestra en la Figura 2. -La fuente de corriente de voltaje está activa hasta que VCC alcanza 10V. Durante la operación de estado estable, este regulador interno de alto voltaje (HVREG) mantiene VCC a 10 V y proporciona corriente de operación (IOP) para todos los circuitos internos.
Por lo tanto, el FSL336LR no requiere un circuito de polarización externo. El regulador de alto voltaje se desactiva cuando la polarización externa supera los 10 V. Un circuito interno de arranque suave aumenta lentamente la corriente SenseFET después del arranque. Como se muestra en la Figura 3, el tiempo típico de arranque suave es de 10 ms, lo que permite que la corriente SenseFET aumente durante el arranque. El ancho de pulso para alimentar los dispositivos de conmutación se incrementa gradualmente para establecer las condiciones de operación correctas para transformadores, inductores y capacitores.
El voltaje en el capacitor de salida se incrementa gradualmente para establecer suavemente el voltaje de salida deseado. El arranque suave también ayuda a prevenir la saturación del transformador y alivia la tensión en los diodos secundarios.
Especificaciones del Sistema
- Rango de voltaje de línea (VAC.min y VAC.max): El rango de voltaje de línea de entrada estándar mundial es de 85 a 264 VAC para entrada universal y de 195 a 264 VAC para rango de entrada europeo.
- Frecuencia de línea (fL): 50 o 60 Hz
- Voltaje de salida (VO)
- Eficiencia estimada: η
Determinación del tipo de rectificación de entrada de CA
Una solución SMPS CA-CC típica rectifica la entrada de CA con una rectificación de onda completa. Sin embargo, para reducir costos, se puede seleccionar la rectificación de media onda para diseños de <3 W que utilizan topologías reductoras y reductoras. Para diseños por encima de 3 W, la rectificación de onda completa generalmente se elige para un voltaje de ondulación más bajo y un tamaño de condensador de entrada más pequeño.
Determinación del modo de funcionamiento
Antes de seleccionar el inductor, el diodo de rueda libre y el capacitor de salida, se debe determinar el modo de operación: modo de conducción continua (CCM) o modo de conducción discontinua (DCM). Los DCM son más eficientes debido a un tamaño de inductor más pequeño, un costo de diodo de rueda libre más bajo y pérdidas de conmutación más bajas en aplicaciones de baja potencia. Sin embargo, DCM requiere un límite de corriente más alto y aumenta la ondulación del voltaje de salida. Por lo tanto, se requiere una elección de compromiso según los requisitos del sistema.
Un límite de corriente más alto significa que se puede requerir un dispositivo con una clasificación de corriente más alta para entregar la máxima potencia de salida.
Selección de diodo de rueda libre
No hay transformador para la topología reductora, pero otras inductancias y capacitancias de fuga provocan picos de tensión en el diodo de rueda libre cuando se apaga el SenseFET. Para tener en cuenta este pico de voltaje, normalmente se requiere una reducción de voltaje del 30 % de la entrada de CC máxima, como se describe en la siguiente ecuación.
Los diodos son uno de los componentes que generan altas temperaturas en las SMPS. Para determinar la clasificación de corriente del diodo de rueda libre, considere el rendimiento térmico con un margen de diseño del 150 % de la corriente de salida a plena carga según lo recomendado por la ecuación.
dónde 
es el voltaje inverso repetitivo pico, y 
Indica la corriente directa rectificada promedio.
El tiempo de recuperación inversa también es un factor importante al elegir un diodo de rueda libre. Cuanto más corto sea el tiempo de recuperación inversa, menores serán las pérdidas de conmutación.
La caída de voltaje directo (VF) del diodo de rueda libre elegido es un factor importante para las otras ecuaciones. Para un cálculo más preciso, la caída de voltaje directo debe incluirse en el voltaje de salida, especialmente si la ecuación se relaciona con el voltaje de salida.
