Este es un informe de ejemplo de diseño de una fuente de alimentación de 18 W de alta eficiencia que utiliza TOPSwitch®-JX TOP264VG. Este diseño opera desde un rango de voltaje de entrada de 90 VAC a 265 VAC y tiene una salida de 12 V a 1.5 A. Cuenta con un número bajo de componentes, un tamaño de PCB pequeño de 35 mm x 50 mm y una frecuencia de conmutación de 132 kHz para reducir el tamaño del imán. Muy baja potencia de entrada sin carga, alta eficiencia de modo activo a 115 VCA/60 Hz, excelente respuesta de carga transitoria, sobrecarga térmica histerética y protección contra sobrevoltaje con autorrecuperación, y no se requiere encapsulamiento para cumplir con las especificaciones térmicas.
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 40 kHz a 60 kHz utilizada para los MOSFET discretos) reduce el tamaño y el costo del transformador requerido.
Esta fuente de alimentación cumple con Energy Star 2.0 >79% de eficiencia promedio, <80 mW sin carga a 230 VCA y cumple con EMI conducido CISPR con un margen de >6dB.
Esta fuente de alimentación proporciona protección contra sobrecarga térmica con autorrecuperación con gran histéresis. Esta es la protección de sobrevoltaje y sobrecarga de salida primaria detectada incluso para una sola falla.
Este documento proporciona detalles de diseño completos, incluidas especificaciones, esquemas, lista de materiales, diseño de PCB e información sobre el diseño y la construcción del transformador. 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 integrado TOP264VG IC (U1) en una topología flyback para una fuente de alimentación compacta, de baja eficiencia y baja carga que funciona desde una entrada universal y proporciona una salida de 12 V, 18 W. Estoy aquí . 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).
Filtrado EMI de entrada
El fusible F1 proporciona protección contra fallas catastróficas para el circuito y aislamiento de la fuente de alimentación de CA. El diodo BR1 rectifica la entrada AC. Los condensadores C1 y C2 filtran la CC resultante. La tapa a granel C1 reduce el ruido de modo diferencial EMI. El inductor L1 filtra EMI de modo común. Este filtro de entrada cumple con la norma UL 60950-1 sin resistencia a la purga y permite la eliminación segura de la alimentación de CA.
TOPSwitch-JX Primario
La función EcoSmart® del U1 proporciona automáticamente una eficiencia constante en todo el rango de carga. Elimina la necesidad de modos de funcionamiento especiales activados por cargas específicas utilizando una función única de modulación de ciclos múltiples (MCM). Esto simplifica el diseño del circuito al eliminar la necesidad de diseñar para condiciones de operación y umbrales de carga anormales o específicos.
Se eligió una frecuencia de conmutación de 132 kHz (frente a 66 kHz) para minimizar el tamaño del transformador. Esta operación de alta frecuencia no afecta significativamente la eficiencia o EMI debido a la tecnología PI MOSFET de capacitancia extremadamente baja y la característica única de fluctuación de frecuencia.
TOP264VG regula la salida ajustando el ciclo de trabajo en función de la corriente en el pin CONTROL (C). El voltaje de salida de la fuente de alimentación es detectado en el lado secundario por el regulador de derivación U2 y proporciona una señal de retroalimentación al lado primario a través del optoacoplador U3.
El condensador C8 proporciona temporización de reinicio automático, puesta en marcha y compensación de bucle para U1. En el arranque, este capacitor se carga a través del pin DRENAJE (D). Una vez cargado, U1 comenzará a cambiar. El condensador C8 almacena suficiente energía para que la salida de la fuente de alimentación alcance la regulación. Después de la puesta en marcha, el devanado de polarización alimenta el controlador a través de la corriente en el pin CONTROL a través de un optoacoplador. Coloque el condensador de derivación C6 lo más cerca posible físicamente de U1. La resistencia R9 proporciona una compensación adicional para el circuito de retroalimentación.
Una red de abrazaderas formada por C4, R2, R3, R4 y D5 limita el voltaje de drenaje (evita picos durante el apagado del MOSFET) y disipa la energía de inductancia de fuga del transformador.
Para mejorar aún más la potencia de entrada sin carga a voltajes de entrada altos, se agregó la resistencia R23 para generar 25 uA de corriente desde el pin C al pin V. Esto cambia el punto de operación del terminal CONTROL (función de alimentación directa de línea). La instalación de R23 reduce la corriente absoluta en el pin CONTROL para establecer un ciclo de trabajo determinado en aproximadamente un 50 %, lo que reduce el consumo de energía tanto en el devanado de polarización como en la salida.