LinkSwitch―TN系列節(jié)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?？扇蹟嚯娮杵骶哂幸韵鹿δ埽?p> ——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(fā)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(yōu)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(lián)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(jié)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(fā)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(xù)流二極管VD3

采用不連續(xù)模式時，VD3應選擇trr≤75ns的超快恢復二極管作為續(xù)流二極管；采用連續(xù)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(xù)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(wěn)定狀態(tài)。

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(lián)電阻（ESR）呈函數(shù)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(wěn)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(wěn)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(wěn)壓管接限流電阻（RZ），將穩(wěn)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(yōu)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）。