prólogo
Este informe de ingeniería describe una fuente de alimentación de cargador de entrada universal de voltaje constante/corriente constante (CV/CC) de 2,5 W (mín.), 3,25 W (típico) para teléfonos móviles. La fuente de alimentación adopta LinkSwitch-II.
La familia LinkSwitch-II se desarrolló para reemplazar de manera rentable todas las soluciones existentes en aplicaciones de adaptadores y cargadores de bajo consumo. Su controlador está optimizado para aplicaciones de carga CV/CC con un recuento mínimo de componentes externos, un control muy estricto del voltaje de salida y una regulación de corriente moderada sin el uso de optoacopladores. Un MOSFET de conmutación de 700 V integrado y una función de control de encendido/apagado proporcionan una alta eficiencia y un bajo consumo de energía sin carga en todas las condiciones de carga. El rendimiento sin carga y la eficiencia operativa superan todos los estándares internacionales de eficiencia energética actuales y propuestos.
El circuito utiliza la tecnología de configuración de transformador sin abrazaderas de Power Integration. Esto utilizará la capacitancia del devanado primario para sujetar el voltaje del LinkSwitch-II. Un esquema único de control de encendido/apagado proporciona regulación de voltaje, soporte para compensación de caída de cable y regulación estricta en un amplio rango de temperatura. La corriente de salida se ajusta modulando la frecuencia de conmutación para proporcionar una característica CC razonablemente estrecha.
El controlador LinkSwitch-II incluye un oscilador, circuitos de retroalimentación (de sentido y lógica), regulador de 5,8 V, capacidad de programación de pines de derivación (BP), protección contra sobretemperatura, fluctuación de frecuencia, circuitos de límite de corriente, supresión de borde delantero, controlador de frecuencia para regulación CC y una máquina de estado de encendido/apagado para el control de CV. LinkSwitch-II también proporciona funciones de protección avanzadas, como reinicio automático para fallas abiertas/cortocircuitadas del componente del bucle de control y condiciones de salida corta. Un apagado térmico histerético preciso garantiza una temperatura de PCB promedio segura en todas las condiciones.
Los paquetes IC ofrecen largas distancias de fuga entre los pines de alto y bajo voltaje (tanto el paquete como la PCB). Esto es necesario en condiciones de mucha humedad para evitar la formación de arcos y mejorar aún más la fiabilidad. LinkSwitch-II se puede configurar para autopolarizarse desde un pin de drenaje de alto voltaje o suministrarse a través de un suministro de polarización opcional. Cuando se configura como autopolarizado, la corriente de consumo de IC muy baja da como resultado un consumo de energía sin carga en el peor de los casos de aproximadamente 200 mW a 265 VCA, muy dentro del requisito de CoC de la UE de 300 mW. Cuando se suministra desde un suministro de polarización opcional (como en este diseño), el consumo de energía sin carga cae a menos de 30 mW.
Descripción del circuito
Este circuito utiliza LinkSwitch-II en una configuración de fuente de alimentación flyback regulada del lado primario.
filtro de entrada
La potencia de entrada de CA es rectificada por los diodos D1-D4. Los condensadores de almacenamiento a granel C1 y C2 filtran la CA rectificada. El inductor L1 forma un filtro pi (π) con C1 y C2 para atenuar el ruido EMI de modo diferencial conducido. Con esta configuración y el uso de la tecnología de transformador E-Shield® de Power Integrations, esta fuente de alimentación cumple con el estándar EMI EN55022 Clase B con un margen suficiente y se puede utilizar sin un condensador Y. La resistencia fusible RF1 brinda protección contra fallas catastróficas. Cuando la fuente de alimentación se conecta por primera vez a la entrada de CA (mientras se carga el capacitor de entrada), debe estar clasificado para soportar la pérdida momentánea al máximo de VCA. Esto significa elegir resistencias bobinadas o de película metálica de gran tamaño. Este diseño utiliza una resistencia de alambre bobinado para RF1.
LinkSwitch-II primario
El dispositivo LinkSwitch-II (U1) incorpora un dispositivo de conmutación de alimentación, un oscilador, un motor de control CC/CV, un circuito de arranque y funciones de protección en un solo IC. Un MOSFET integrado de 700 V garantiza un margen de voltaje suficiente para aplicaciones de CA de entrada universal. El dispositivo se autoalimenta completamente desde el pin de derivación (BP) y el condensador de desacoplamiento C3. El capacitor C3 también selecciona la cantidad de compensación de caída del cable de voltaje de salida. Para este diseño se eligió una compensación de caída de cable mejorada al elegir un valor de 10 µF. Un circuito de polarización opcional que consta de D5, C4 y R2 aumenta la eficiencia y reduce la potencia de entrada sin carga a menos de 30 mW a 230 VCA.