Применение: Измерения
Микросхема: LNK363DN
Выходная мощность: 85-265 VAC
Выходное напряжение: 5 V
Топология: обратноходовая
Преимущества дизайна:
- низкое число компонентов и стоимость
- усиленный металлический сердечник усиливает иммунитет к внешним воздействиям
- нормальная работа в условиях сильного магнитного поля
- низкий уровень плотности потока (400 Gauss) обуславливает малые потери в сердечнике (<40mW)
- Высокий КПД при полной нагрузке (58%)
сравнительно высокое время удержания выходного напряжения (не требует дополнительных выходных конденсаторов). - По уровню наведенный ЭМИ соответствует EN55022B с запасом >6dBuV
Рис. 1
Работа
Схема, показанная на рис.1 с помощью микросхемы LNK363DN генерирует изолированное напряжение 5V 150mA. Трансформатор был спроектирован с запасом индуктивности для того, чтобы обеспечивать нагрузку достаточной мощностью даже если сердечник вошел в насыщение из-за внешнего воздействия на ИП сильного магнитного поля.
Для выпрямления входного переменного напряжения используются диоды D1-D4. Выпрямленное напряжение фильтруется конденсаторами С1 и С2. Элементы L1, C1 и С2 кроме этого формируют П-образный фильтр для подавления наведенных ЭМИ. Основываясь на информации полученной из обратной связи, микросхема управляет выходным напряжением путем регулирования числа совершенных и пропущенных рабочих циклов. Как только ток вывода FB превысит 49 uA, генерируется внутренний логический уровень - выключено. В начале каждого рабочего цикла этот уровень проверяется и соответственно его состоянию микросхема совершает или пропускает рабочий цикл.
Данная схема предназначена для использования в электронных расходомерах для предотвращения несанкционированного потребления. Одним из способов "обмануть" расходомер - является воздействие на его источник питания сильным внешним магнитным полем. В большинстве ИП поле насыщает трансформатор, что может привести к выходу из строя MOSFET транзистора и соответственно отключению расходомера. В микросхемах Power Integrations есть внутренняя схема ограничения тока через встроенный транзистор. Однако при этом выходное напряжение выходит из стабилизации, что приводит к остановке расходомера. Существует несколько решений этой проблемы. Трансформатор с воздушным сердечником никогда не входит в насыщение, однако требует очень большого числа витков. Из-за этого он обладает крайне низким уровнем КПД (`20%). Может быть использован стандартный ферритовый трансформатор, однако для предотвращения внешнего воздействия он должен быть полностью экранирован магнитным экраном. В данном дизайне ферритовые сердечники заменены на порошковый металлический материал с высоким магнитным сопротивлением с распределенным воздушным зазором. Этот сердечник имеет очень малую магнитную проницаемость (ur между 10 и 35). Такие сердечники имеют более высокий уровень магнитного потока для насыщения 15000 Гаусс (1.5Т) по сравнению с 4000 Гаусс (0.4Т) для обыкновенного феррита. Кроме того они имеют более пологую характеристику насыщения чем обыкновенные ферриты.
Для проверки идеи были использованы сильные постоянные магниты. Один полюс магнита был приложен прямо на сердечник трансформатора и при этом трансформатор не вошел в режим насыщения (см. Рис 2).
Рис. 2
Ключевые точки дизайна:
- Для проектирования используйте программу PI XLS. Для разработки "ненасыщаемого" трансформатора введите отклонение в 60%. При насыщении или близко от него, индуктивность первичной обмотки падает, и большое отклонение по индуктивности будет обеспечивать передачу мощности в нагрузку.
- Число витков трансформатора достаточно большое, при этом плотность потока достаточно мала (400 Гаусс), что дает большой запас по насыщению сердечника.
- Убедитесь, что в условиях насыщения при полной нагрузке и максимальном входном напряжении пиковый ток стока находится ниже максимально допустимого уровня.
- Для минимизации потерь в сердечнике, магнитный поток должен быть максимум 600 Гаусс.
www.powerint.ru
Бандура Геннадий
