DI-144參考設計TOPSwitch-HX冷凝式鍋爐電源

設計特色
        在各種負載條件下均可實現高效率（見圖2）
　　可在高環境溫度下工作(65 °C)
　　P封裝大于3.2 mm的爬電距離／空間距離，在高度潮濕和污染的環境下保證電源的可靠工作
　　集成的安全及可靠性能：
　　輸出過壓保護可針對鎖存或自動恢復進行配置
　　精確的、自動恢復且具有遲滯特性的過熱關斷功能使PCB板的溫度在各種條件下均維持在安全范圍內
　　在輸出短路及反饋環路開環時進入到自動重啟動保護狀態
 
　　符合EN55022和CISPR-22 Class B的傳導EMI限制
　　工作原理

　　圖1所示的電源是一種隔離反激式電源，采用TOP258PN器件。此設計具有較高的效率，可以在無需任何外接散熱器件的情況下在高溫(65 °C)環境中進行工作。

　　保險絲F1在出現嚴重的短路故障時可起到保護作用。X-電容C1執行差模EMI濾波，而共模EMI濾波則由共模扼流圈L1和具有安全額定電壓的Y電容C8共同執行。AC線輸入電壓通過D8到D11的二極管進行全橋整流，并通過大電容C29濾波。C4是一種金屬膜類型的電容，應放置在距離開關電路較近的位置，來對DC總線的高頻噪音進行去耦，并改善差模EMI。

　　D2、R17和C34形成RCD箝位，可防止漏極電壓尖峰對U4內集成的MOSFET造成損壞。齊納二極管VR1可隨時確保最大箝位電壓且在正常工作條件下不會導通。

　　T 1 變壓器上的偏置繞組經D 1 3 整流、C 1 3 濾波， 然后為TOPSwitch提供電源，并且通過光敏三極管U2B控制電流。

　　輸出電壓經過超快速二極管D14整流，并聯的低ESR電容C30和C31共同對輸出進行濾波。電感L2和C32構成次級濾波器，以減小輸出電壓紋波。

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圖 1. 50 W連續輸出、70 W峰值的冷凝式鍋爐電源，使用TOP258PN器件

圖 2. 標準輸入電壓下的效率與負載

　　通過光敏二極管U2A，可從輸出端提供反饋電路，U2A的偏置點可以通過TL431可編程的并聯穩壓器U3進行設置。電阻R25和R11形成一個電壓分壓網絡，將輸出電壓限制在24V。電阻R10和電容C36為反饋電路提供補償。電阻R27和電容C35形成相位提升網絡，可提高系統的相位裕量。電阻R9為并聯穩壓器U3提供偏置電流，此時光敏二極管U2A不會導通。電阻R26設置整個回路增益，并通過U2A限制瞬態時的電流。

　　設計要點

　　RCD箝位元件的尺寸可根據正常工作模式來選擇，因為齊納二極管VR1需要確保在啟動和負載瞬態期間箝位電壓是安全的。

　　通過電阻R28將流限設置為一個較低的值，約是內部流限的50%。因此，在實際應用中可以采用較大的TOPSwitch-HX器件，以增加效率。

　　磁芯大小和繞組線徑大小（見表1）是根據峰值功率和連續輸出功率的平均值進行選擇的。

　　根據峰值輸出功率選擇初級和次級繞組的匝數和初級電感值（見表1）。

　　電阻R13抑制高頻諧振振蕩，二極管D2仍然導通，從而改善EMI。

圖 3. 最差情況下的傳導EMI(230 VAC)（輸出輸出懸浮狀態）

表 1. 變壓器參數。（NC = 無連接，TIW = 三層絕緣線）