使用TOP257EN的35 W LCD顯示器電源的電路設(shè)計

使用TOP257EN的35 W LCD顯示器電源的電路設(shè)計

設(shè)計特色
元件數(shù)量少，效率高
能在50 °C的環(huán)境溫度下提供35 W的功率
EcoSmart?多模式控制技術(shù)滿足能效標準
輸入功率<1 W時，待機輸出功率為0.55 W
在230 V交流輸入時的空載功耗小于200 mW
滿載時效率大于82%
采用全新薄型eSIP-7C高功率封裝，可降低器件高度和PCB面積
132 kHz開關(guān)頻率可降低電源磁芯材料的尺寸和成本
集成的安全及可靠性能
精確的、自動恢復(fù)且具有遲滯特性的過熱關(guān)斷功能使PCB板
的溫度在任何條件下均維持在安全范圍內(nèi)
在輸出短路及反饋環(huán)路開環(huán)時進入到自動重啟動保護狀態(tài)
輸出過壓保護(OVP)可針對鎖存或自動恢復(fù)進行配置
輸出欠壓(UV)保護可以防止通電／斷電時輸出的不良波動
輸入過壓(OV)保護提高了對輸入浪涌的耐受力
滿足EN55022和CISPR-22 B級傳導(dǎo)EMI要求：EMI裕量>6 dBμV

工作原理
圖1所示為利用TOPSwitch-HX TOP257EN (U1)設(shè)計的反激式LCD顯示器電源的電路圖。該電源可以在寬輸入范圍（90至264 VAC）內(nèi)工作，為負載提供13 V, 35 W的電源。Y電容C1、C2和C7與電感L1一起提供共模濾波。差模濾波由X電容C3和大容量電容C4來提供。經(jīng)濾波的交流電流入橋式整流電路。熱敏電阻RT1在交流上電時可以限制浪涌電流。
當(dāng)流入V引腳的電流超過25 μA時，IC U1導(dǎo)通。電阻R3將此輸入電壓閾值設(shè)定為100 V DC。
IC U1通過調(diào)節(jié)用于驅(qū)動集成開關(guān)MOSFET的PWM控制器的占空比來調(diào)整輸出。U1內(nèi)的控制器采用多模式控制電路，可以在不同的開關(guān)模式下進行平滑切換，因而在任何負載條件下均可達到最高效率。
D5、C6、R1和R2組成箝位電路，用于限制關(guān)斷時引起的U1漏極電壓?？焖倩謴?fù)二極管D5可以重新利用部分箝位能量；R1用于限制反向二極管電流和抑制高頻振蕩。

偏置繞組的輸出由D6進行整流并由C10進行濾波。齊納二極管VR2和電阻R5形成了鎖存輸出過壓保護(OVP)電路。輸出端電壓的增加會導(dǎo)致C10上的電壓增加。在過壓條件下，齊納二極管VR2擊穿，電流流入IC U1的V引腳，從而觸發(fā)鎖存關(guān)斷。關(guān)斷可以是鎖存，也可以是自動恢復(fù)，具體取決于R5的值。二極管D7和D8對次級側(cè)輸出進行整流。低ESR電容(C13, C14)對來自D7和D8的輸出進行濾波。由L3和C15構(gòu)成的二階濾波器，可以對C13和C14之間存在開關(guān)噪聲的輸出進行額外濾波。
電阻R13和R14充當(dāng)電位分壓器，用于檢測輸出電壓。U3通過電阻R11來驅(qū)動光耦器U2，并向U1的C引腳提供反饋信息。

設(shè)計要點
快速恢復(fù)二極管D1和D3可以降低輻射EMI（通過消除常規(guī)二極管高頻關(guān)斷急變固有的電壓尖峰和不傳導(dǎo)AC輸入電壓引起的噪聲來實現(xiàn)的）。這兩個快速恢復(fù)二極管的放置方式，可以確保其中一個會在每半個周期導(dǎo)通。
放置在變壓器(T1)絕緣帶上的Y電容C7可以降低傳導(dǎo)EMI。對開關(guān)頻率進行調(diào)制（抖動）可以降低EMI。

圖 2. 空載輸入功率隨輸入電壓的變化

可以將OVP配置為鎖存（如本設(shè)計）或自動恢復(fù)（非鎖存）。如果采用非鎖存恢復(fù)，需要將R5的值提高到5.1 kΩ。
電阻R4和C5形成了一個跨二極管D6的緩沖電路。它們與磁珠L2配合工作，可降低高頻傳導(dǎo)及輻射EMI。

圖 3. EN55022 B標準的傳導(dǎo)EMI結(jié)果。輸入：230 VAC，最大穩(wěn)態(tài)負載