Неизолированный BUCK-BOOST преобразователь 0,5Вт на микросхеме LNK302P

Неизолироанный BUCK-BOOST преобразователь с выходной мощностью 0,5 Вт на микросхеме LNK302P.

Краткая спецификация: Вход: 85-265 Вольт, Выход:0,5Вт. 40mA постоянный ток.

Применение: Светодиодные осветители

Автор: Департамент по применению компании Power Integrations

Номер документа DER-92.

Особенности данного решения:

• Очень низкое число элементов (необходимо всего 9 элементов).
• Низкая стоимость, компактные габариты, небольшой вес.
• Не требует подключения оптопары.
• Высокий КПД (около 70%)
• ЭМИ удовлетворяют требованию EN55022B.

1. Внешний вид такого источника питания представлен на рисунке 1.

Рис.1 Внешний вид конструктива.

2. Спецификация на источник питания.

Описание	Обозначение	Мин	Норма	Макс	Ед. изм	Примечание
Вход Напряжение Частота сети Потребление на х.х (при входе 230 В)	Vin Fline	85 47	50/60 -	265 64	VAC Hz W	2х проводная питающая сеть.
Выход Выходное напряжение 1 Выходная нестабильность 1 Выходной ток 1 Продолжительная выходная мощность Пиковая выходная мощность	Vout1 Vripple1 Iout1 Pout Pout_peak		13   40 0.5 0.5		V mV mA W W	+/- 5% Полоса 20 MHz
КПД при полной нагрузке	n		70		%	Pout=max Tamb=25C
Уровень ЭМИ Напряжение изоляции Выброс напряжения	удовлетворяет CISPR22B / EN55022B, IEC950, UL1950 class 2
Диапазон рабочих температур	Tamb	0	25	50	C	свободная конвекция.

 

3. Схема источника питания представлена на рисунке.

Рис.2 Схема источника питания.

4. Описание работы схемы.

Это очень простая схема. Она содержит всего 9 компонентов. Резисторы RF1 и RF2, а также конденсаторы С1 и С2 формируют ЭМИ фильтр. C1, C2 и RF2 подключены так, чтобы сформировать П-образный фильтр, который хорошо подавляет дифференциальные помехи, кроме этого данные элементы стабилизирую постоянное напряжение на входе. Резистор RF1 жароустойчивый предохранитель. RF2 - просто жароустойчивый. В этой схеме, микросхема LNK302P включена без обратной связи. Это тот редкий случай, когда представитель семейства LinkSwitch-TN не имеет функции авторестарта, таким образом, когда пин обратной связи остается неподключенным, MOSFET транзистор микросхемы отрабатывает каждый цикл, пока не будет ограничен выходной ток (либо пока не наступит максимальный рабочий цикл). Всвязи с тем, что схема работает строго в режиме с разрывом тока основного дросселя (discontinuous conduction mode), для выходного выпрямления мы можем применить диод UF4005 с временем восстановления 75 ns. Топология buck-boost обладает еще одним достоинством - при выходе из строя ключа, цепь выхода оказывается изолированной от цепи входа. Преобразователь работает на частоте в 66 kHz, энергия поступает в светодиоды каждый рабочий цикл. Так как схема работает в режиме с разрывом тока основного дросселя, определенное количество энергии запасается на каждом цикле в дросселе L2, после чего она полностью поступает в нагрузку (Светодиоды). Форма тока в светодиодах носит треугольный характер, вершина которого определяется ограничением по току микросхемы LNK302P. Ток нагрузки получается независимым от входного напряжения. Надо заметить, что при этом необходимость в выходном фильтрующем электролите отпадает.

5. Печатная плата.

Рис.3 Разводка печатной платы.

6. Перечень элементов.

Номер	Кол-во	Обозначение	Элемент	Описание	Производитель
1	2	C1,C2	2.2 uF	Входной конденсатор 400В.	UCC
2	1	C3	0.1uF, 50V (ECU-S1H104KBB)	Конденсатор пина BYPASS	Panasonic
3	1	D1	1N4007	Входной выпрямительный диод	Diodes Inc
4	1	D3	UF4005	Выходной выпрямительный диод	Gen Semiconductor
5	2	J1,J2	CON1	Входной разъем	Generic
6	12	LED1...12	5mm	Сверхяркий светодиод (белый)	Osram
7	1	L2	SBC1-102-211	Дроссель 1mH	Tokin
8	1	RF1	0.8 Ohm 1 W	1W, жароустойчивый предохранитель	VTM
9	1	RF2	47 Ohm	Жароустойчивый	VTM
10	1	U1	LNK302P	LinkSwitch-TN	Power Integrations

 

7. КПД (Условия: Комнатная температура, частота питающей сети - 60 Hz)

Рис.5 Зависимость КПД источника от входного напряжения.

8. Осцилограммы напряжения и тока на стоке в рабочем режиме.

а)

Рис.6 - 85 VAC, полная нагрузка.

Верх: Idrain, 50mA/дел.

Низ: Vdrain, 50V,5us/дел.

 

б)

Рис.7 - 265 VAC, полная нагрузка.

Верх: Idrain, 50mA/дел.

Низ: Vdrain, 200V/дел.,5us/дел.

9) Уровень ЭМИ.

Измеренный при максимальной нагрузке, Красные+голубые линии - 230 VAC, 60Hz. Зеленые+розовые - 110 VAC, Hz.

Указаны пределы по стандарту EN55022 B.

Рис.8 Уровень ЭМИ.

 

Более подробную информацию вы можете получить, прочитав документ DER-92 на сайте Power Integrations.

Статью перевел - Бандура Геннадий.

Бренд менеджер Power Integrations.

Макро - Групп.

Bandura (at) m-peter.ru