LinkSwitch―TN系列節能型單片開關電源的電路設計

（b）Buck-Boost變換器

圖2 LinkSwitch—TN的兩種基本電路結構

3 LinkSwitch—TN系列單片開關電源的典型應用

由LNK304構成＋12V/120mA非隔離式開關電源的電路如圖3所示，其輸出功率為1.44W。該電路適用于空調、洗碗機、電飯煲等家用電器的控制電源，亦可用做夜間照明燈、LED驅動器、智能化電能表以及住宅供熱控制器，在這些地方允許使用非隔離電源。

圖3 ＋12V/120mA非隔離式開關電源的電路

輸入電路由可熔斷電阻器RF、二極管VD1及VD2、電容C4及C5和電感L2組成。可熔斷電阻器具有以下功能：

——對VD1和VD2起限流保護作用；

——降低串模噪聲干擾；

——當其他元器件發生短路故障時，RF迅速被熔斷，切斷輸入電壓。

用可熔斷電阻器代替保險管的優點是它在熔斷時不會產生電火花或煙霧，既安全又不造成干擾。將二極管VD1和VD2串聯后，耐壓能力可提高到2kV，并且使噪聲電流只在二極管導通時通過。

電源調整電路由LNK304、UF4005型超快恢復二極管VD3、輸出儲能電感L1和濾波電容C2組成。電感L1的峰值電流是由LNK304P的極限電流來限制的，其控制方案與TinySwitch中的開／關控制器很相似。

由于VD4（玻璃鈍化的1N4005GP）和VD3的正向壓降相同，因此C3兩端的電壓能跟隨輸出電壓的變化。C3上的電壓經過電阻R1和R3分壓后送至LNK304的引腳FB。為達到所期望的輸出電壓值，UFB應等于0.65V。

LNK304是通過跳過周期的方式來對輸出電壓進行調節的。當輸出電壓升高時，流入引腳FB的電流IFB也會增加，若電流IFB>49μA，則隨后的周期將被跳過去，直到IFB49μA。因此，當負載減輕時將跳過許多周期；負載加重時跳過的周期較少。如果發生輸出過載、輸出短路故障，LinkSwitch—TN開關就進入自動重啟動階段，輸出功率降至POM×6％，從而限制了平均輸出功率。R2為負載電阻，可將輕載或空載時的輸出電壓與額定輸出電壓的誤差控制在±10％以內。取R2=2.4kΩ時，預設的負載電流為5mA。

實測該開關電源的負載調整曲線如圖4所示。

圖4 負載調整曲線

4 電路設計要點

下面以圖3為例，介紹LinkSwitch—TN的電路設計要點。

4.1 續流二極管VD3

采用不連續模式時，VD3應選擇trr≤75ns的超快恢復二極管作為續流二極管；采用連續模式時，要求trr≤35ns。UF4005屬于超快恢復二極管，其trr=30ns，能滿足上述兩種工作模式的需要。不要使用快恢復二極管，因為，這種管子的反向恢復時間為幾百ns，在啟動過程中會使LinkSwitch—TN總處于連續工作模式，從而產生上升沿很高的尖峰電流強迫轉換周期提前結束，使輸出無法達到穩定狀態。

4.2 反饋二極管VD4

反饋二極管VD4可選用廉價的整流管，如1N4005型整流管，但最好采用玻封管，這種管子的反向恢復時間較短。此外，VD4和VD3的正向壓降應相等。

4.3 電感L1

推薦L1采用帶鐵氧體磁芯的電感，以降低成本并減小音頻噪聲。L1的電感量應大于或等于設計值，所能承受的有效值電流也要留出一定余量。

4.4 輸出級濾波電容C2

C2的主要作用是平滑濾波。鑒于輸出的紋波電壓與C2的等效串聯電阻（ESR）呈函數關系，因此，要盡量選擇低ESR的電容。

4.5 反饋電阻（R1）和偏置電阻（R3）

由R1和R3構成的電阻分壓器應使引腳FB的電壓保持在1.65V。R3可選擇標稱阻值為2kΩ/±1％的電阻。

4.6 反饋電容C3

C3可選普通的電解電容，它具有“取樣保持”的功能。在LinkSwitch—TN關閉時間內，C3上的電壓被充電到輸出電壓值。C3的電容量范圍是10～22μF，當電容量取得過小時會降低在小負載情況下的穩壓性能。

4.7 負載電阻R2

當最小負載電流小于3mA時，直接反饋式電路要求有一個負載電阻來維持輸出電壓的穩定。選擇R2=4kΩ時，可使IOmin=3mA。

此外，在光耦反饋式電路中還需要給外部穩壓管接限流電阻（RZ），將穩壓管的工作電流限制在1～2mA，以減小空載時輸出的紋波電壓，參見圖1（c）。

5 結語

LinkSwitch—TN系列單片開關電源具有性能先進、使用靈活、電路簡單、成本低廉等優點，具有良好的應用前景。利用LinkSwitch—TN還可設計多路輸出式開關電源，其特點是電源的總輸出電壓及總輸出電流等于各路輸出之和（對負壓應取絕對值）。