prólogo
Este documento es un informe de diseño de referencia para una fuente de alimentación de reserva de 20 W con el TinySwitch-4 TNY290PG. Funciona en un rango de voltaje de entrada de 90 VCA a 290 VCA y de 110 VCC a 420 VCC. El diseño cuenta con EcoSmart, consumo sin carga, protección contra sobrevoltaje de salida mediante el apagado de detección del devanado de polarización principal, circuitos OVP de precisión para garantizar una selección precisa de los umbrales de detección de sobrevoltaje y parámetros I2f con estricta tolerancia y Aunque está diseñado como un suministro auxiliar o polarizado para fuentes de alimentación de computadoras personales (PC), este diseño también se puede usar como una plataforma de evaluación de propósito general para dispositivos TinySwitch-4.
Las fuentes de alimentación de PC suelen tener una etapa de entrada de corrección del factor de potencia (PFC). Sin embargo, el suministro de polarización debe funcionar antes de que la etapa PFC se active, por lo que este suministro está diseñado para la operación de entrada universal.
La rectificación de entrada y la capacitancia de almacenamiento de entrada se incluyen con fines de evaluación. Esta etapa y el componente del filtro EMI normalmente serían parte de la fuente de alimentación principal de la PC en una aplicación real.
Este informe incluye especificaciones de la fuente de alimentación, esquemas, lista completa de materiales (BOM), resultados del diseño de la hoja de cálculo del transformador PIXls, documentación completa del transformador, diseño de la placa de circuito impreso (PCB) y datos de rendimiento asociados.
diagrama de circuito
Descripción del circuito
Este convertidor está configurado como flyback. La salida proporciona 4A a 5V. El convertidor opera sobre un rango de voltaje de entrada de 90 VAC a 295 VAC o 100 VDC a 420 VDC. La salida se regula mediante un IC regulador TL431 colocado en el lado secundario. En este circuito se usa un optoacoplador para aislar la señal de retroalimentación.
Rectificador y filtro de entrada
Este circuito está diseñado para aplicaciones de reserva, los componentes F1, RT1, C1, L1 y BR1 se proporcionan solo para pruebas independientes. El fusible F1 aísla eficazmente el convertidor de la fuente de alimentación en caso de fallo por cortocircuito. El termistor RT1 limita la corriente de irrupción en el arranque. El puente rectificador BR1 rectifica el suministro de entrada y carga el condensador de almacenamiento masivo C2.
Para determinar la eficiencia del uso de esta placa como fuente de alimentación de reserva de PC, se recomienda reemplazar el termistor de entrada con un puente de alambre y aumentar el condensador C2 al mismo valor que el condensador de salida PFC utilizado en el circuito. La eficiencia medida con este método debería ser muy similar al rendimiento que se puede lograr con una fuente de alimentación de PC, suponiendo que no haya diferencias significativas en las secciones del puente rectificador y del filtro EMI.
TNY290PG Primario
El dispositivo TNY290PG (U1) es un circuito integrado que contiene funciones de MOSFET de potencia, oscilador, control, arranque y protección.
Un circuito de abrazadera (D1, VR1, R1 y C3) limita el voltaje que aparece en el drenaje de U1 cada vez que se apaga el MOSFET de potencia. Este diseño de abrazadera maximiza la eficiencia con cargas ligeras.
La salida del devanado de potencia auxiliar/polarización es rectificada por el diodo D3 y filtrada por el condensador C4. La salida rectificada y filtrada del devanado de polarización se puede utilizar para alimentar circuitos externos en el lado primario, como el PFC y los circuitos de control del convertidor principal. El devanado de polarización también se usa para suministrar corriente al pin TNY290PG BYPASS/MULTIFUNCTION (BP/M) durante la operación de estado estable. El valor de la resistencia R4 se elige para proporcionar la corriente de suministro del IC al pin BP/M. Esto inhibe la fuente de corriente interna de alto voltaje que normalmente carga el capacitor pin BP/M (C9). Esto reduce el consumo de energía de entrada en condiciones de carga ligera y sin carga.
El condensador C16 proporciona un desacoplamiento de alta frecuencia de la tensión de alimentación IC de 5,85 V generada internamente. Hay tres valores de capacitores diferentes disponibles para C9, seleccionando uno de los tres conjuntos de límites de corriente internos. En este diseño se usa un capacitor de 10 µF, eligiendo el límite de corriente aumentado establecido en el TNY290PG.
El transistor del optoacoplador U3 extrae corriente del pin HABILITAR/BAJO VOLTAJE (EN/UV) de U1. El IC continuará cambiando mientras la corriente extraída del pin EN/UV sea inferior a 90 µA. La conmutación se detiene cuando la corriente extraída del pin EN/UV supera un umbral en el rango de 90 µA a 150 µA (115 µA típico). Al habilitar o deshabilitar los pulsos de conmutación, el circuito de retroalimentación regula el voltaje de salida de la fuente de alimentación. Una máquina de estado interna establece el límite de corriente del MOSFET de potencia en uno de cuatro niveles, según la corriente de carga de salida principal. Esto mantiene la frecuencia de conmutación efectiva por encima del rango de frecuencia audible. En el límite de corriente mínimo (usado sin carga), las densidades de flujo del transformador son tan bajas que los transformadores barnizados por inmersión no producen ruido audible perceptible.