Este artículo presenta un informe de ejemplo de diseño para una fuente de alimentación de etapa avanzada sin PFC de 184 W que presenta el HiperTFS™-2 TFS7704H. Opera desde un rango de voltaje de entrada de 90 VAC a 132 VAC y proporciona una salida de 23 V a 0.5 A a 8 A. Este diseño cuenta con un diseño de conteo de componentes muy bajo, una etapa de potencia delantera integrada y un modo de espera de retorno para 90-132 VCA. Entrada duplicadora de voltaje (sin PFC), etapa directa de 132 kHz, tamaño magnético pequeño y >87 % de eficiencia a plena carga.
Especificaciones reales del cliente para voltaje de salida/límite de corriente
Las especificaciones reales del cliente para el voltaje y la corriente de salida se muestran a continuación. Esta especificación es considerablemente más compleja que la implementación simple descrita en este informe. La aplicación final incorpora un microcontrolador que realiza funciones de identificación/autenticación de la batería, seleccionando el voltaje de salida y el límite de corriente según el tipo de batería y el estado de carga. Los límites de voltaje y corriente de salida se pueden programar manipulando el voltaje de referencia suministrado al amplificador de detección de voltaje/corriente de salida del circuito de control secundario.
El circuito que se muestra en este informe está diseñado para proporcionar un voltaje de salida máximo de 23 V con el límite de corriente de salida establecido en 8 A nominales. Hay un conjunto de orificios en la placa de circuito impreso a través de los cuales se pueden insertar resistencias adicionales para programar el límite de corriente de salida a 0,5 A y examinar el comportamiento de la fuente de alimentación en este límite de corriente.
| explicación | símbolo | minutos | tipo | máx. | unidad | comentario |
| tensión de salida | vo | 0 | 14/12/18 | veintitrés | VCC | Programado por microcontrolador para el tipo de batería |
| corriente de salida | ID1 | 0,45 | 0.5 | 1 | a | Si Vo está entre 0 V y 9 V, lo programa el microcontrolador. |
| ID2 | 4.5 | 6 | a | Programado por el microcontrolador cuando el voltaje de la batería está entre 12 V y 15 V para una batería de 18 V. El límite de corriente es de 4,5 a 6 A de pulso. | ||
| ID3 | 6 | 8 | a | Si el voltaje de la batería está entre 15 V y 18 V, configure la MCU para que se cargue por completo. |
Descripción del circuito
Este esquema muestra una fuente de alimentación de topología de convertidor directo con respaldo de retorno que utiliza el TFS7704H, alimentado a través de un duplicador de voltaje. Un circuito de control secundario proporciona control de CV/CC para uso en aplicaciones de cargador de batería.
Duplicador de voltaje/filtrado EMI
Los condensadores C1 y C2 se utilizan para controlar el ruido de modo diferencial. Las resistencias R1-3 descargan C1 y C2 cuando se desconecta la alimentación de CA. Los inductores L1 y L2 controlan principalmente la EMI de modo común y, hasta cierto punto, la EMI de modo diferencial. Los disipadores de calor U1 y BR1 están conectados al retorno primario, eliminando el disipador de calor como fuente de ruido acoplado por radiación/capacitivamente. El termistor RT1 proporciona limitación de irrupción. El condensador C13 filtra EMI de modo común. Los capacitores C3 y C4 forman un duplicador de voltaje con BR1 para proporcionar ~250-380 VDC B+ potencia desde una entrada de 90-132 VAC.
Suministro de polarización primaria
La energía de reserva utiliza una función integrada del dispositivo U1 TFS2. Los componentes U1, T2, Q1-2, D7, VR2, C10-12 y R20-22 forman un suministro de polarización flyback regulado de 15 V para U1.
Los componentes D12 y C21 generan el suministro de polarización de 12 V para el circuito de control secundario a través del devanado triplemente aislado de T2. Los componentes R24 y C17 proporcionan filtrado adicional para el suministro de polarización secundario.
Convertidor directo principal/Standby
Este esquema muestra un convertidor CC-CC directo de 23 V y 184 W con salida de voltaje constante/corriente constante implementado con el TFS7704H.
El circuito integrado U1 contiene los circuitos de control, los controladores y los MOSFET de salida necesarios para un convertidor de avance de dos interruptores y un convertidor de reserva de retorno.
Los componentes D6, C9, R17-18 y VR3 forman un circuito de abrazadera de apagado que limita el voltaje de drenaje de reserva de U1. El diodo Zener VR3 proporciona un voltaje de sujeción definido y mantiene el voltaje máximo (150 V) en el capacitor de sujeción C9 para reducir el consumo de energía sin carga o con carga ligera.
El drenaje del lado bajo del convertidor directo de salida principal está sujeto por D2, R7-8, C5 y VR1, VR5, VR6. Este esquema de sujeción se denomina “sujeción a tierra” y permite un ciclo de trabajo operativo más amplio para el convertidor directo principal. Esto permite que el transformador principal T1 tenga una relación de transformación más baja (voltaje de salida pico más bajo) y permite el uso de componentes de voltaje nominal más bajo (caída de voltaje baja) para el rectificador de salida directa D8 y el diodo de captura D9.