24W開關電源適配器設計

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24W開關電源適配器設計

目前,國內大多數DVD生產廠家已把主產品從傳統臺式DVD轉到了便攜式DVD。因此需要大批能實現AC到DC轉換的電源適配器,不僅在體積、重量、性能等方面有較高要求,同時在成本價格方面也有一定限制。采用開關電源適配器(SMPS)方式制成的電源適配器能充分實現小型、輕量和高效率的性能特點,而采用飛兆半導體(Fairchild)生產的單片開關電源適配器芯片KA5M0365R制成的24W開關電源適配器更是在成本價格方面具有明顯的優勢。

為某企業開發的24W開關電源適配器的基本要求是:
①形式:插墻型開關電源適配器;
②輸入:90～240VAC,50/60Hz;
③輸出:12VDC,2A;

④有短路、過載保護;⑤通過UL認證;⑥外型:75mm×50mm×35mm。

1.6w電源適配器方案考慮
常規SMPS系統均采用PWM控制IC和場效應管(FET)作為開關,現在大多采用單片IC。這些單片IC針對各種功率級別和應用進行了優化,一般分為雙芯片式單片IC和單芯片式單片IC兩類。雙芯片式單片IC內部包括控制器芯片和MOSFET芯片,而單芯片式單片IC內部僅有一個芯片。
設計時的一般考慮是:在高功率應用時選擇雙芯片方案,而在低功率應用時則選擇單芯片方案,高低功率的分界點在15～20W左右。飛兆半導體生產的KA5M0365R是雙芯片器件,其價格便宜,成為方案設計時的首選單片SMPS電路。
掌上DVD用開關電源適配器要求有很高的保護功能,KA5M0365R同時具有過載保護、過壓保護、過流保護、欠壓保護和過熱保護特性。KA5M0365R的主要功能與特點是:

①內部框圖(見圖1);

②采用TO-220F-4L封裝(見圖2);

圖2　KA5M0365R引腳排列圖
1腳-接地端(GND)　2腳-漏極輸出端(DRAIN)
3腳-VCC端(VCC)　4腳-反饋端(FB)

③漏源反壓650V;④25℃連續漏極直流電流額定值3A,100℃連續漏極直流電流額定值2.4A;⑤內置精密振蕩工作頻率67KHz;⑥低啟動電流(典型值100μA);⑦電流限制調整功能;⑧過流保護;⑨過壓保護;○10內置過熱保護功能;○11低電壓閉鎖;○12內置高壓SenseFET;○13自動重啟功能。

2.電源適配器電路結構
圖3給出了適配器的電路圖。電路中采用KA5M0365R構成了連續電流模式(CCM)的反激式開關電源適配器。
接通電源適配器后,交流電壓自線路輸入端輸入,經過一個用于抑制EMI的濾波器(C1、T1)、橋型整流器(D1～D4)和濾波電容器(C2),產生直流高壓。R8是U1的啟動電阻。在第一次接通電源時,U1以旁路模式工作,C8被充電,一旦達到電壓鎖定閾值15V范圍的上限,U1就開始開關,其電流需求增加,VCC電壓開始下降。但假定C8容量足夠大,VCC電壓仍會保持在電壓鎖定閾值范圍的較低水平,在正常工作期間,反饋繞組提供的反饋電壓經D6、C8整流后,產生直流電壓開始為U1供電。

漏極箝位保護電路(緩沖網絡SnubberNet-work)由C3、R7、D5組成,可將漏極關斷時由于電源適配器變壓器泄漏電感而在初級產生的尖峰電壓限定在安全范圍內,以確保電源適配器不會造成開關漏極電壓超過其擊穿電壓。

電源適配器次級電壓經D7、C4、L1、C5整流濾波后,獲得+12V穩壓輸出。電源適配器次級高頻整流管D7采用大電流、低壓降的肖特基二極管,型號是MBR10100CT(10A/100V)。
可調式精密并聯穩壓器TL431構成外部誤差放大器,它與光耦合器一起組成光耦反饋電路,反饋電壓加至U1的反饋端。穩壓原理是當電源適配器輸出電壓V0發生波動時,經R5、R6分壓后得到的取樣電壓與TL431的2.5V基準電壓比較,產生外部誤差電壓,通過光耦合器使FB的反饋電流產生相應的變化,并以此調節占空比,達到穩壓目的。R4、C6為控制環路的補償電阻與電容,R2為光耦中LED的限流電阻。
高頻變壓器的初、次級間耦合電容會造成共模干擾,可以通過安全電容C7加以濾除。

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| 發布時間：2018.06.29 來源：電源適配器廠家

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