prólogo
Este es un informe de ejemplo de diseño de un adaptador de 65 W que utiliza TOPSwitchTM-JX TOP269EG. Este diseño es adecuado como adaptador para portátiles. Extremadamente eficiente energéticamente con muy baja potencia de entrada sin carga, alta eficiencia a plena carga y alta eficiencia promedio. Esta fuente de alimentación funciona en un rango de entrada universal y proporciona una salida de 19 V y 65 W. Diseñado y probado para funcionar en una carcasa sellada con una temperatura ambiente externa de hasta +40 °C.
Por diseño, TOPSwitch-JX mantiene una eficiencia prácticamente constante en un rango de carga muy amplio sin utilizar modos especiales de operación para cumplir con los umbrales de carga específicos. Esto optimiza el desempeño de las regulaciones de eficiencia energética existentes y emergentes. Mantener una eficiencia constante garantiza la optimización del diseño para futuros cambios en la regulación de la eficiencia energética sin necesidad de rediseñar.
La baja capacitancia MOSFET de TOPSwitch-JX permite frecuencias de conmutación más altas sin la pérdida de eficiencia que ocurre con los MOSFET discretos estándar. La frecuencia de conmutación de 132 kHz (en lugar de la frecuencia de 60 kHz a 80 kHz utilizada para los MOSFET discretos) reduce el tamaño y el costo del transformador requerido.
Esta fuente de alimentación tiene las siguientes características de protección:
- Salida OVP con cierre de enclavamiento
- Protección de bucle abierto con enclavamiento
- Protección de sobrecarga de tipo reinicio automático
- Reinicio automático durante caídas de tensión o condiciones de caída de línea
- Protección de sobrecarga térmica precisa con recuperación automática usando histéresis grande
Este documento proporciona detalles de diseño completos, incluidas especificaciones, esquemas, lista de materiales, diseño del transformador e información de construcción. Esta información incluye resultados de rendimiento para regulación, eficiencia, modo de espera, cargas transitorias, datos de límite de potencia y escaneos EMI conducidos.
Descripción del circuito
Esta fuente de alimentación emplea el conmutador fuera de línea TOP269EG IC (U1) en una configuración flyback. IC U1 tiene un MOSFET integrado de 725 V y un controlador multimodo. Regula la salida ajustando el ciclo de trabajo del MOSFET en función de la corriente suministrada al pin CONTROL (C).
Los objetivos de diseño eran la máxima eficiencia a plena carga, la eficiencia media (promedio de 25 %, 50 %, 75 % y 100 % de puntos de carga) y un consumo muy bajo sin carga. Los requisitos adicionales incluyeron el apagado por sobrevoltaje de salida con enclavamiento y el cumplimiento de los límites de suministro de energía limitado (LPS) de la agencia de seguridad.
Decisiones clave de diseño
Las siguientes decisiones clave se tomaron durante el diseño de este suministro.
- Selección de partes PI
- Se elige un dispositivo más grande de lo necesario para alimentar la fuente de alimentación para mejorar la eficiencia y compensar el efecto de un valor de condensador de entrada pequeño (valor de voltaje de bus de CC bajo).
- Una configuración de marco abierto permite el uso de dispositivos TOP268 a un costo menor.
- Mayor resistencia al sentido de línea
- Aumenté la resistencia de detección de línea (R3 + R4) de 4 MΩ a 10,2 MΩ para reducir el consumo de energía de entrada sin carga en aproximadamente 16 mW. Esto requirió la adición de R20 para mantener el mismo umbral de subtensión de línea.
- Elección de la configuración de la abrazadera: RZCD y RCD
- Elegimos RZCD (Zener Bleed) sobre RCD para aumentar la eficiencia con cargas ligeras y reducir el consumo de energía sin carga.
- Configuración de retroalimentación
- Q2 se agregó al transistor optoacoplador para formar una configuración Darlington para reducir la corriente de retroalimentación secundaria y la potencia de entrada sin carga.
- Se utiliza un IC de referencia de voltaje de baja tensión y baja tensión en el lado secundario para reducir la corriente de retroalimentación del lado secundario y la potencia de entrada sin carga.
- El voltaje del devanado de polarización se regula a aproximadamente 9 V en la línea alta sin carga para reducir la potencia de entrada sin carga.
- Elegir un rectificador de salida
- Seleccione un diodo rectificador Schottky de alta corriente nominal y VF bajo para el rectificador de salida a fin de reducir las pérdidas del diodo y mejorar la eficiencia.
- Sensibilidad de apagado por sobrevoltaje de salida mejorada
- Se agregaron transistores Q1 y VR1 para mejorar la sensibilidad de apagado por sobrevoltaje de salida.