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LinkSwitch充电器原理设计方案

集成的开关电源技术提供了体积小、重量轻及宽电压输入工作的特点,在低功率的应用当中开关电源可以较低的性价比来替代使用线性变压器的电源。LinkSwitch将电池充电器和交流适配器的成本降低至线性变压器电源的水平。LinkSwitch同时很容易满足世界范围内所要求的待机和空载能耗规范要求。

LinkSwitch为固定频率的PWM控制器件,设计用于非连续工作的反激式变换器。在曲线的CV部分,器件使用电压模式控制工作,而在曲线的CC部分,器件转换至电流限制模式工作。在峰值功率点处,系统总的CV精度典型值为±10%。其中包括器件容差及输入电压变化的影响。系统总的CC精度典型值为±20% (LNK501)、±25% (LNK500)和±24% (LNK520)。

CC工作时,占空比由峰值漏极限流点(ILIM)控制。器件的限流点与反射电压具有函数关系,使得负载端阻抗降低时负载电流维持近似恒定。当输出电压下降至标称值的约30%时(通常与失效电池有关),LinkSwitch进入自动重启动工作方式,以安全地对平均故障电流加以限制(通常为输出电流IO的8%)。对于非连续工作的设计,最大输出功率与输入电压无关,而仅仅与初级电感量、初级峰值电流的平方和开关频率成简单的函数关系(公式6)。LinkSwitch利用I2f参数项控制并抵消了通常由频率和峰值电流所引起的变化。因此用户很容易完成一个对CV模式向CC模式转换点有所要求的设计。

LinkSwitch设计用来替代线性变压器电源,因而其输出特性为近似的CV特性,同时与同等的线性变压器电源相比,具有更好的输入电压调整率和负载调整率。LinkSwitch电路极其简单的特性使得仅使用简单的设计公式即可快速完成一个初始的草稿设计。然后再对原型电源加以调整,选择外部元件,从而调整出所需要的电路性能。

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2016-02-02 21:33
LinkSwitc优势不少,成本最低及元件数目最少的恒压恒流(CV/CC)解决方案
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2016-02-02 21:34
@pertwangzy
LinkSwitc优势不少,成本最低及元件数目最少的恒压恒流(CV/CC)解决方案
用于短路和开环故障保护的完全集成的自动重启动
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2016-02-02 21:37
@pertwangzy
用于短路和开环故障保护的完全集成的自动重启动
初级侧的CV/CC解决方案,可节省10至20个元件,系统成本更低  恩,低成本应用不错的
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2016-02-02 21:43
变压器圈数比及反馈元件的数值是按照额定峰值功率点处的输出电压VO选取的。
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2016-02-02 21:49
@zhangmkind
变压器圈数比及反馈元件的数值是按照额定峰值功率点处的输出电压VO选取的。
变压器的初级电感量则由总的输出功率计算得到。
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2016-02-02 21:50
@zhangmkind
变压器的初级电感量则由总的输出功率计算得到。
一旦变压器设计完成,变压器参数和特性即可用于设计箝位、偏置及反馈元件,以达到合适的电源工作状态
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deepofyou
LV.3
8
2016-02-03 12:35
@pertwangzy
初级侧的CV/CC解决方案,可节省10至20个元件,系统成本更低 恩,低成本应用不错的
变压器设计时,首先选取反射的输出电压(VOR)。对于大多数的LinkSwitch设计,VOR位于40 V至60 V之间。
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deepofyou
LV.3
9
2016-02-03 12:38
@deepofyou
变压器设计时,首先选取反射的输出电压(VOR)。对于大多数的LinkSwitch设计,VOR位于40V至60V之间。
高于60 V的VOR数值仅仅用于空载功耗允许高于300 mW的应用。
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deepofyou
LV.3
10
2016-02-03 12:41
为了计算变压器的圈数比,首先要计算次级绕组两端所需要的电压VSEC。该电压与输出电缆压降VRCABLE、额定输出电压VO、次级绕组压降VRSEC和输出二极管正向压降VDOUT成函数关系。
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谢厚林
LV.12
11
2016-02-03 16:13
这个是很旧的产品了,早就不推了。
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pertwangzy
LV.3
12
2016-02-03 20:48
@deepofyou
高于60V的VOR数值仅仅用于空载功耗允许高于300mW的应用。
如果没有适用的估计值或测量值,变压器次级绕组的电阻RSEC可以采用0.15 Ω的初始值。使用肖特基二极管时的正向电压(VDOUT)取0.7 V的数值,而使用PN结二极管时正向电压取1.1 V的数值。
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pertwangzy
LV.3
13
2016-02-03 20:50
@谢厚林
这个是很旧的产品了,早就不推了。
LinkSwitch简单的反馈电路仅适用于非连续工作模式。连续工作模式会引起控制环路的不稳定,因而不建议使用。
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pertwangzy
LV.3
14
2016-02-03 20:51
@zhangmkind
一旦变压器设计完成,变压器参数和特性即可用于设计箝位、偏置及反馈元件,以达到合适的电源工作状态
为实现正确的CC工作,LinkSwitch变压器的设计必须保证在所有输入电压及负载条件下电源都工作于非连续工作方式。
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fordfiash
LV.9
15
2016-02-04 12:59
@谢厚林
这个是很旧的产品了,早就不推了。
恩,产品虽老但不失经典,最近在学习它,希望给新设计带来思路
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fordfiash
LV.9
16
2016-02-04 12:59
@谢厚林
这个是很旧的产品了,早就不推了。
多谢谢工指教!
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zhangmkind
LV.3
17
2016-02-04 13:27
@pertwangzy
如果没有适用的估计值或测量值,变压器次级绕组的电阻RSEC可以采用0.15Ω的初始值。使用肖特基二极管时的正向电压(VDOUT)取0.7V的数值,而使用PN结二极管时正向电压取1.1V的数值。
损耗包括:电缆损耗的功率、二极管损耗的功率、偏置功率损耗(驱动LinkSwitch控制引脚所需的功率)、变压器次级铜损及变压器磁芯损耗。
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zhangmkind
LV.3
18
2016-02-04 13:28
@fordfiash
恩,产品虽老但不失经典,最近在学习它,希望给新设计带来思路
楼主的钻研精神值得肯定赞赏,赞一个
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zhangmkind
LV.3
19
2016-02-04 13:35
@pertwangzy
为实现正确的CC工作,LinkSwitch变压器的设计必须保证在所有输入电压及负载条件下电源都工作于非连续工作方式。
由于反激式变压器中磁芯的激励是非对称的,而磁芯损耗曲线往往是假定激励为对称的,因而在计算时候要除以二。
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zhangmkind
LV.3
20
2016-02-04 13:39
@zhangmkind
由于反激式变压器中磁芯的激励是非对称的,而磁芯损耗曲线往往是假定激励为对称的,因而在计算时候要除以二。
磁芯损耗项除以二,因为仅在关断期间传输至输出的能量才会造成磁芯损耗,而这部分损耗需要在变压器初级电感量上加以补偿。
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deepofyou
LV.3
21
2016-02-04 18:08
@zhangmkind
磁芯损耗项除以二,因为仅在关断期间传输至输出的能量才会造成磁芯损耗,而这部分损耗需要在变压器初级电感量上加以补偿。
随着磁通密度的增加,由于磁芯材料BH特性的原因,电感量会略微下降。
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deepofyou
LV.3
22
2016-02-04 18:14
@deepofyou
随着磁通密度的增加,由于磁芯材料BH特性的原因,电感量会略微下降。
通过增加气隙尺寸、降低磁通密度或者使用饱和磁通密度较高的铁氧体材料的方法可以减小这种感量降低的影响。
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deepofyou
LV.3
23
2016-02-04 18:17
@fordfiash
多谢谢工指教!
影响变压器电感量容差的最重要因素在于变压器磁芯的气隙长度。
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pertwangzy
LV.3
24
2016-02-04 20:21
@zhangmkind
损耗包括:电缆损耗的功率、二极管损耗的功率、偏置功率损耗(驱动LinkSwitch控制引脚所需的功率)、变压器次级铜损及变压器磁芯损耗。
由于LinkSwitch位于直流总线的高压端,反射电压的信息只以LinkSwitch的源极引脚作为参考,而不依赖于输入电压的高低。
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pertwangzy
LV.3
25
2016-02-04 20:27
@zhangmkind
变压器的初级电感量则由总的输出功率计算得到。
个人认为设计中二极管DCLAMP应为击穿电压至少为600 V的超快速或快速恢复二极管。
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pertwangzy
LV.3
26
2016-02-04 20:33
@pertwangzy
个人认为设计中二极管DCLAMP应为击穿电压至少为600V的超快速或快速恢复二极管。
通常快速恢复时间的二极管成本稍低些,同时可以降低EMI,因此建议最好使用快速二极管。
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hingrrr
LV.2
27
2016-02-04 23:22
在选择CCLAMP时要采用实验的方法,使用最小数值的电容,保证在使用比其更大一点的电容时输出电压不会发生明显的变化。
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zhangmkind
LV.3
28
2016-02-05 11:07
@hingrrr
在选择CCLAMP时要采用实验的方法,使用最小数值的电容,保证在使用比其更大一点的电容时输出电压不会发生明显的变化。
对的,最好选择金属塑料薄膜电容,因为耐压较高、使用稳定介质(比如NPO或COG)的陶瓷电容价格较高。
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hingrrr
LV.2
29
2016-02-05 11:10
@zhangmkind
对的,最好选择金属塑料薄膜电容,因为耐压较高、使用稳定介质(比如NPO或COG)的陶瓷电容价格较高。
请问这两种电容在选择上有什么需要注意到地方?
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zhangmkind
LV.3
30
2016-02-05 11:11
@hingrrr
请问这两种电容在选择上有什么需要注意到地方?
低成本的陶瓷电容(比如Z5U介质)随电压和温度的变化其数值变化很大,由于它们会引起输出振荡,因而应避免使用。
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deepofyou
LV.3
31
2016-02-05 14:53
@pertwangzy
通常快速恢复时间的二极管成本稍低些,同时可以降低EMI,因此建议最好使用快速二极管。
控制引脚电容CCP设定了自动重启动的周期,同时也设定了开机的时间,进而防止在电源上电后,输出电压达到稳定之前电源进入自动重启动状态。
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