Простой и высокоэффективный промышленный источник питания на микросхеме LNK520P.
Данный источник питания предназначен для питания промышленного оборудования. Его мощность составляет 3.1 W. Реализован на микросхеме LNK520P компании Power Integrations. Обладает расширенным диапазоном входного питающего напряжения.
Спецификация:
Применение: Для питания промышленного оборудования.
Микросхема: LNK520P.
Выходная мощность: 3.1 W.
Входное напряжение: 100 - 375 VDC.
Выходное напряжение: 12 VDC.
Топология: обратноходовая.
Преимущества такой реализации:
- заменяет линейный источник питания, построенный на сетевом трансформаторе, при этом стоимость этой реализации сравнима или меньше, чем стоимость линейного источника питания.
- Высокий КПД: >75% при токе нагрузки >100 mA.
- Контроль выходного напряжения ведется по первичной части источника питания, всвязи с этим источнику не нужна оптопара.
- Очень низкое потребление в режиме холостого хода (при отключеннолй или сниженной нагрузке). При напряжении 375 VDC (худший случай) - потребление составляет < 300 mW.
- Очень низкое число компонентов схемы (всего 9).
- Выходное напряжение в 12 VDC (идеально подходит для питания двигателей, реле, тиристоров и пр. промышленной электроники).
Схема такого источника питания представлена на рисунке 1.
Функционирование схемы:
Данная схема может легко заменить линейный импульсный источник питания при добавлении всех тех преимуществ, которыми обладает импульсный источник.
Эта схема контролирует выходное напряжение в 12 Вольт во время нормального функционирования. При этом, она обладает возможностью ограничить выходной ток при перегрузке (например застопоренный двигатель или дефектное реле). Кроме этого, благодаря возможностям микросхем Power Integrations, в случае короткого замыкания в нагрузке микросхема переходит в режим авторестарта, а также она будет защищать источник питания при перегреве. Как мы можем видеть - суммарно у нас получается очень простой и надежный источник питания.
Микросхема LinkSwitch - собирает всю информацию относительно выходного напряжения на первичной стороне, при этом не требуется использование оптопары. Во время того, когда диод D4 открывается, выходное напряжение через трансформатор формирует напряжение обратной связи (Vor), которое выпрямляется диодом D3 и запоминается в конденсаторе С4. Резистор R3 ограничивает влияние индукции рассеяния трансформатора на напряжение обратной связи. Резистор R2 из напряжения Vor формирует ток обратной связи для пина CONTROL микросхемы, которая, в свою очередь основываясь на нем контролирует коэффициент заполнения (а также ограничение тока во время перегрузок). В условиях, когда тока обратной связи нет, или он очень мал (например в условиях короткого замыкания на выходе), микросхема переходит в режим авторестарта, тем самым ограничивая выходной ток до 40 mA.
Конденсатор С3 обеспечивает развязку элементов. Дополнительная обмотка трансформатора Т1, подключенная на пин 3, это экранная обмотка, снижающая уровень ЭМИ.
Особенности дизайна:
- Величина С3 (1uF) - определяет время, за которое устанавливается номинально напряжение при старте.
- Большее значение R3 определяет более плавную стабилизацию напряжения.
- Понижение значения R2 - снижает выходное напряжение при этом пропорционально повышает максимальный выходной ток.
- Выходной диод D4 должен обладать достаточным обратным напряжением пробоя (PIV). Например, ultra fast 200V (UF4003).
- Для того, чтобы рассчитать трансформатор на другое напряжение - вы можете воспользоваться программой PIXLS из пакета PI EXPERT SUITE.
Параметры трансформатора.
| Материал сердечника |
TDK PC40 EE13, Alg=199nH/T2 |
| Каркас |
EE13, Горизонтальный, 8 pin |
| Информация об обмотках |
Экранная: 55T, #38 AWG, 1 слой.
Первичная-1: 69Т, #34 AWG, 2 слоя.
Первичная-2: 43T, #35 AWG, 1 слой.
Вторичная: 30T, #30 T.I.V., 2 слоя.
|
| Порядок намотки (номера пинов) |
Экранная: (3-не подключена), Первичная-1: (1-4), Первичная-2 (4-3), Вторичная (6-5). |
| Индуктивность первичной обмотки |
2484 uH +/- 10% |
| Резонансная частота первичной обмотки |
500 kHz (минимум). |
| Индукция рассеяния |
70 uH (максимум). |
Графики работы:
1) Вольт-амперная характеристика источника питания.
2) Зависимость КПД источника питания от нагрузки.
Статью перевел и дополнил менеджер по направлению Power Integrations.
Бандура Геннадий - Bandura (at) macrogroup.ru
Макро Групп.