Высокоэффективный преобразователь 15 Вт с малым энергопотреблением в режиме "без нагрузки" на микросхеме TOP254EN

Краткая спецификация:

• Диапазон входного напряжения – 90 … 265 В AC
• Выходное напряжение – 6 В 
• Выходной ток – 2.5 А
• Применение – зарядно-питающее устройство
• Номер оригинального документа – DER-233

Особенности схемы:

• Малое число компонентов
• Очень низкое энергопотребление в режиме “без нагрузки” (<140 мВт при 230 В AC)
• Высокий КПД в активном режиме
• Высокая энергетическая эффективность в режимах standby и sleep
• Интеллектуальная тепловая защита с автовосстановлением
• Используется низкопрофильный корпус Power Integrations – eSIP

Внешний вид преобразователя:

Рис.1 Внешний вид преобразователя

Спецификация:

Описание		Обозначение	Мин	Норма	Макс	Ед. изм.
Вход	Напряжение	Vin fline	90		265	В AC
	Частота		47	50/60	64	Гц
	Потребление х.х.				0.14	Вт
Выход	Напряжение	Vout		6		В
	Пульсация	Vripple		60		мВ
	Ток	Iout			2.5	А
	Мощность	Pout			15	Вт
к.п.д.	При полной нагрузке	n	80			%
	Средний (25,50,75,100% от Pout)	nes2.0	79			%
Стандарты	ЭМИ	CISPR22B / EN55022B
	Безопасность	IEC950 / UL1950 Class II
Диапазон рабочих температур		Tamb	0	25	40	°С

Схема:

Кликните для увеличения

Рис.2 Схема преобразователя

Описание работы:

Схема на рис.1 основана на микросхеме TOP245EN в обратноходовой топологии. Схема компактна, работает от универсального диапазона входного напряжения, обладает высокой энергетической эффективностью.

Входной каскад

Вставка плавкая F1 защищает схему от критических поломок и в их случае изолирует источник входного переменного напряжения. Входное переменное напряжение выпрямляется диодами D1 – D4. Емкости С1 и С2 фильтруют выпрямленное напряжение. Кроме фильтрации С1 и L1 формируют фильтр для подавления дифференциальных ЭМИ. Дроссель L1 фильтрует синфазные ЭМИ. Эти фильтры позволяют не применять в схеме X конденсаторы и связанные с ними резисторы для увеличения энергетической эффективности.

TOPSwitch

Схема основана на микросхеме TOP245EN, которая включает в себя высоковольтный силовой MOSFET ключ и ШИМ контроллер.
Работа на частоте 133 кГц позволяет уменьшить габариты моточных изделий и увеличивает к.п.д. Кроме того, работа на высокой частоте никак не сказывается на уровне ЭМИ, так как в микросхемах Power Integrations применена технология снижения ЭМИ – Frequency Jitter.

Выходной каскад

Для того чтобы получить максимальный к.п.д., был использован один диод Шоттки (20 А, 45 В). Выпрямленное напряжение фильтруется емкостями С11 и С12. Цепочка R11 и С14 используется для подавления высокочастотного звона. Номиналы этих компонентов были выбраны минимальными для того, чтобы одновременно подавлять высокочастотный звон и минимизировать рассеивание мощности в режиме “без нагрузки”.

Тепловая защита

Микросхема U1 обладает встроенной тепловой защитой. Как только температура перехода достигает 142С, U1 отключается. Как только температура достигнет 75°С, микросхема автоматически включается.

Печатный узел:

Рис.3 Вариант разводки печатного узла

Трансформатор:

Схема электрическая

Схема построения

Рабочие характеристики преобразователя

Зависимость КПД от входного напряжения 

Зависимость КПД от нагрузки

Энергопотребление в режиме “без нагрузки” в зависимости от входного напряжения