prólogo
Este documento es un informe de diseño de referencia para una fuente de alimentación de 12 W con el TinySwitch-4 TNY288PG. Opera en un rango de voltaje de entrada de 85 VAC a 265 VAC y tiene una salida de 12 V, 1 A. El diseño aplica la tecnología EcoSmart y presenta protección contra sobrevoltaje de salida con un devanado de polarización primaria detectado por apagado y parámetros I2f estrictamente permitidos. Esto incluye especificaciones completas para la fuente de alimentación, esquemas detallados, la lista completa de materiales necesarios para construir la fuente de alimentación, documentación detallada del transformador de potencia, datos de prueba y, lo que es más importante, un oscilógrafo de las formas de onda eléctricas. La placa ofrece una serie de opciones configurables por el usuario diseñadas para demostrar las capacidades y la flexibilidad de la familia TinySwitch-4. Estos incluyen ajustar fácilmente el límite de corriente del dispositivo para aumentar la potencia de salida u operar de manera más eficiente, y bloquear el apagado por sobrevoltaje de salida.
Descripción del circuito
El circuito está configurado como una fuente de alimentación de topología flyback que utiliza el TNY288PG. La regulación de voltaje constante (CV) en el lado secundario se logra mediante retroalimentación de optoacoplador usando una referencia Zener.
Rectificación y Filtrado de Entradas
El voltaje de entrada de CA es rectificado por el puente de entrada D1 – D4. La CC rectificada se filtra mediante condensadores de almacenamiento a granel C1 y C2. Los inductores L1, C1 y C2 forman un filtro pi de entrada para atenuar la EMI conducida en modo diferencial.
Operación de TNY288PG
El dispositivo TNY288PG U1 integra un dispositivo de conmutación de potencia, oscilador, funciones de control, arranque y protección.
El voltaje de entrada rectificado y filtrado se aplica al devanado primario de T1. Un lado del devanado primario del transformador de potencia (T1) está conectado a la pata positiva de C2 y el otro lado está conectado al pin DRENAJE (D) de U1. Al comienzo del ciclo de conmutación, el controlador enciende el MOSFET de potencia y la corriente en el devanado primario aumenta, entregando energía desde el capacitor principal al transformador. El controlador apaga el MOSFET de potencia cuando su corriente alcanza el umbral límite. Debido a la fase de los devanados del transformador y la orientación del diodo de salida, la energía almacenada se entrega al condensador de salida durante el tiempo de retorno.
Cuando el MOSFET de potencia se apaga, la inductancia de fuga del transformador induce un pico de voltaje en el nodo de drenaje. La amplitud de ese pico está limitada por la red de abrazaderas RCD que consta de D5, C4 y R2. Las resistencias R2 y R1 no solo amortiguan el anillo de fuga de alta frecuencia que se produce cuando se apaga el MOSFET de potencia, sino que también limitan la corriente inversa a través de D5 cuando se enciende el MOSFET de potencia. Esto permite utilizar un diodo de pasivación de vidrio lento y económico (tiempo de recuperación ±2 µs) para D5. Los diodos lentos también mejoran la EMI conducida y la eficiencia. El diodo Zener VR1 define el voltaje mínimo en C4 cuando la frecuencia de conmutación promedio es baja, lo que evita que la abrazadera se cargue demasiado. Esto mejora la eficiencia con cargas ligeras y reduce la potencia de entrada en espera. La corriente a través de VR1 está limitada por R1, por lo que se puede usar un Zener estándar de bajo costo en lugar del tipo de TVS que se muestra.
Usando el control ON/OFF, U1 salta los ciclos de conmutación y ajusta el voltaje de salida en función de la retroalimentación al pin ENABLE/UNDERVOLTAGE (EN/UV). La corriente del pin EN/UV se muestrea justo antes de cada ciclo de conmutación para determinar si ese ciclo de conmutación está habilitado o deshabilitado. Si la corriente del pin EN/UV es inferior a 115 µA, se inicia y finaliza otro ciclo de conmutación cuando la corriente a través del MOSFET alcanza el umbral de límite de corriente interno. Para distribuir los ciclos de conmutación de manera uniforme y evitar pulsos grupales, la corriente de umbral del pin EN/UV se modula entre 115 µA y 60 µA en función del estado durante el ciclo anterior. Una máquina de estado interna establece el límite de corriente en uno de los cuatro niveles apropiados para las condiciones de operación y evita que la frecuencia de conmutación exceda el rango audible hasta que la densidad de flujo en el transformador sea lo suficientemente baja para evitar el ruido audible. Esto prácticamente elimina el ruido audible cuando se usa barniz de inmersión estándar en los transformadores.