24W開關電源適配器設計

目前,國內(nèi)大多數(shù)DVD生產(chǎn)廠家已把主產(chǎn)品從傳統(tǒng)臺式DVD轉到了便攜式DVD。因此需要大批能實現(xiàn)AC到DC轉換的電源適配器,不僅在體積、重量、性能等方面有較高要求,同時在成本價格方面也有一定限制。采用開關電源適配器(SMPS)方式制成的電源適配器能充分實現(xiàn)小型、輕量和高效率的性能特點,而采用飛兆半導體(Fairchild)生產(chǎn)的單片開關電源適配器芯片KA5M0365R制成的24W開關電源適配器更是在成本價格方面具有明顯的優(yōu)勢。

為某企業(yè)開發(fā)的24W開關電源適配器的基本要求是:
①形式:插墻型開關電源適配器;
②輸入:90～240VAC,50/60Hz;
③輸出:12VDC,2A;

④有短路、過載保護;⑤通過UL認證;⑥外型:75mm×50mm×35mm。

1.6w電源適配器方案考慮
常規(guī)SMPS系統(tǒng)均采用PWM控制IC和場效應管(FET)作為開關,現(xiàn)在大多采用單片IC。這些單片IC針對各種功率級別和應用進行了優(yōu)化,一般分為雙芯片式單片IC和單芯片式單片IC兩類。雙芯片式單片IC內(nèi)部包括控制器芯片和MOSFET芯片,而單芯片式單片IC內(nèi)部僅有一個芯片。
設計時的一般考慮是:在高功率應用時選擇雙芯片方案,而在低功率應用時則選擇單芯片方案,高低功率的分界點在15～20W左右。飛兆半導體生產(chǎn)的KA5M0365R是雙芯片器件,其價格便宜,成為方案設計時的首選單片SMPS電路。
掌上DVD用開關電源適配器要求有很高的保護功能,KA5M0365R同時具有過載保護、過壓保護、過流保護、欠壓保護和過熱保護特性。KA5M0365R的主要功能與特點是:

①內(nèi)部框圖(見圖1);

②采用TO-220F-4L封裝(見圖2);

圖2　KA5M0365R引腳排列圖
1腳-接地端(GND)　2腳-漏極輸出端(DRAIN)
3腳-VCC端(VCC)　4腳-反饋端(FB)

③漏源反壓650V;④25℃連續(xù)漏極直流電流額定值3A,100℃連續(xù)漏極直流電流額定值2.4A;⑤內(nèi)置精密振蕩工作頻率67KHz;⑥低啟動電流(典型值100μA);⑦電流限制調(diào)整功能;⑧過流保護;⑨過壓保護;○10內(nèi)置過熱保護功能;○11低電壓閉鎖;○12內(nèi)置高壓SenseFET;○13自動重啟功能。

2.電源適配器電路結構
圖3給出了適配器的電路圖。電路中采用KA5M0365R構成了連續(xù)電流模式(CCM)的反激式開關電源適配器。
接通電源適配器后,交流電壓自線路輸入端輸入,經(jīng)過一個用于抑制EMI的濾波器(C1、T1)、橋型整流器(D1～D4)和濾波電容器(C2),產(chǎn)生直流高壓。R8是U1的啟動電阻。在第一次接通電源時,U1以旁路模式工作,C8被充電,一旦達到電壓鎖定閾值15V范圍的上限,U1就開始開關,其電流需求增加,VCC電壓開始下降。但假定C8容量足夠大,VCC電壓仍會保持在電壓鎖定閾值范圍的較低水平,在正常工作期間,反饋繞組提供的反饋電壓經(jīng)D6、C8整流后,產(chǎn)生直流電壓開始為U1供電。

漏極箝位保護電路(緩沖網(wǎng)絡SnubberNet-work)由C3、R7、D5組成,可將漏極關斷時由于電源適配器變壓器泄漏電感而在初級產(chǎn)生的尖峰電壓限定在安全范圍內(nèi),以確保電源適配器不會造成開關漏極電壓超過其擊穿電壓。

電源適配器次級電壓經(jīng)D7、C4、L1、C5整流濾波后,獲得+12V穩(wěn)壓輸出。電源適配器次級高頻整流管D7采用大電流、低壓降的肖特基二極管,型號是MBR10100CT(10A/100V)。
可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器TL431構成外部誤差放大器,它與光耦合器一起組成光耦反饋電路,反饋電壓加至U1的反饋端。穩(wěn)壓原理是當電源適配器輸出電壓V0發(fā)生波動時,經(jīng)R5、R6分壓后得到的取樣電壓與TL431的2.5V基準電壓比較,產(chǎn)生外部誤差電壓,通過光耦合器使FB的反饋電流產(chǎn)生相應的變化,并以此調(diào)節(jié)占空比,達到穩(wěn)壓目的。R4、C6為控制環(huán)路的補償電阻與電容,R2為光耦中LED的限流電阻。
高頻變壓器的初、次級間耦合電容會造成共模干擾,可以通過安全電容C7加以濾除。

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| 發(fā)布時間：2018.06.29 來源：電源適配器廠家

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