Источник питания 15 Вт с универсальным диапазоном входных напряжений на микросхеме TNY278P

Представляем схему источника питания с универсальным диапазоном входных напряжений и выходом 12 В / 1.25 А на базе микросхемы TNY278P семейства TinySwitch-III от Power Integrations: 

• Входное напряжение – 85 … 265 В AC
• Выходное напряжение – 12 В
• Выходное ток – 1.25 А
• Микросхема - TNY278P
• Номер документа – DER-228

Внешний вид собранного узла

 Спецификация

Описание	Обозначение	Мин	Норма	Макс	Ед.изм
Вход Напряжение Частота Мощность х.х.	Vin fline	85 47	50/60	265 64 0.03	VAC Hz W
Выход Напряжение Пульсация Ток Мощность	Vout Vripple Iout Pout	11 1.25 15	12	13 100	V mV A W
КПД Полная нагрузка Среднеквадратическая	n neup				% %
ЭМИ и безопасность	CISPR22B / EN55022B, IEC950,UL1950 Class II
Температура окр. среды	Tamb	0		40	C

 Схема электрическая принципиальная

Работа схемы

Входная цепь:
Диоды D1 – D4 выпрямляют входное переменное напряжение. Конденсаторы С1 и С2 фильтруют выпрямленное напряжение. Элементы L1, C1 и C2 формируют П-образный фильтр для подавления дифференциальных ЭМИ.

Работа TNY278PN:
Микросхема TNY278PN (U1) включает в себя генератор, контроллер, схему запуска, схемы защиты, силовой ключ.
Первый вывод первичной обмотки трансформатора T1 подключен к положительному выводу конденсатора C2. Второй вывод подключен к стоку силового ключа U1. При открытии ключа ток начинает течь через T1, что создает запас энергии в его сердечнике. Когда ток достигает установленного в микросхеме предела, контроллер запирает ключ. Благодаря фазировке обмоток трансформатора и подключению выходного диода, запасенная энергия индуцирует во вторичной обмотке, которая, проходя через выходной диод, заряжает выходной конденсатор.

При запирании ключа из-за индукции рассеяния силового трансформатора на выводе стока ключа возникает бросок напряжения. Амплитуда броска ограничивается RCDZ цепочкой, состоящей из D5, C4, R2, R1 и VR1. Резистор R2 также ограничивает обратный ток, текущий через D5 при включении ключа. Это позволяет использовать в качестве D2 недорогой диод со временем восстановления ?2 ?s, что однако увеличивает КПД и уменьшает ЭМИ.

Используя релейный метод управления, микросхема U1 контролирует выходное напряжение путем пропуска или совершения рабочих циклов, базируясь на напряжении ОС на выводе EN/UV. Данное напряжение проверяется перед каждым рабочим циклов и по его величине контроллер решает совершить или пропустить данный рабочий цикл. Если ток вывода EN/UV < 115 ?A - текущий рабочий цикл начинается и заканчивается, когда ток ключа достигает внутреннего предела микросхемы.

Контроллер регулирует предел тока MOSFET ключа, используя один из 4х уровней ограничения, базируясь на требованиях нагрузки. Как только нагрузка падает –уменьшается и уровень ограничения тока. Это гарантирует, что эффективная частота переключения будет всегда оставаться выше слышимого диапазона, что вкупе с стандартной вакуумной пропиткой трансформатора позволяет избавиться от аудиошумов в источнике питания.

Обмотка смещения:
Хотя обмотка смещения не обязательна для семейства TinySwitch-III, ее использование довольно сильно уменьшает энергопотребление в режиме без нагрузки.

Выходное выпрямление и фильтрация:
Диод D7 выпрямляет напряжение с вторичной обмотки трансформатора T1. Тип диода Шоттки был выбран для увеличения КПД источника питания. Пульсация выходного напряжения сведена к минимуму благодаря использованию конденсатора класса LowESR (C10). Фильтр L2, C11 подавляет высокочастотные шумы.

Характеристики преобразователя

1. КПД в активном режиме

    

2. Среднеквадратический КПД (оценка энергетической эффективности)

   Процент полной нагрузки	КПД (%)
   	115 VAC	230 VAC
   25	82.4	79.2
   50	82.7	81.8
   75	82.6	82.0
   100	82.5	82.4
   Среднеквадрат.	82.5	81.4
   Требования
   US EISA (2007)	74
   ENERGY STAR 2.0	79
   EuP (tier 2)	79

3. Энергопотребление в режиме “без нагрузки”

   

4. Нестабильность выходного напряжения по сети и нагрузке

    

5. Тепловая карта работы

    

Г. Бандура
Макро Групп