AC-DC|設計篇
電源IC的選擇和設計案例
2018.09.06
重點
・選擇滿足電源規格的電源IC是設計的開始。
・了解與隔離型的電路區別。
關於非隔離型AC-DC轉換器設計,已經介紹了基本工作等,接下來進入實際設計。首先選擇該設計使用的電源IC。在其他章節也提到過多次,無論哪家電源製造商,進行電源電路的設計多會用到電源IC。因此,為了滿足對電源規格的要求,使用什麼樣的電源IC已經越來越重要。
設計使用的電源IC
選擇電源IC的前提是確立電源的輸入輸出電壓和負載電流等。此次列舉的非隔離型以及本AC-DC設計篇最開始列舉的隔離型返馳式轉換器的方法都是一樣的。本章的目的在於瞭解前面的隔離型返馳式轉換器設計與非隔離型降壓轉換器設計的區別,因此關於前者的詳細介紹請參考“AC-DC設計篇:AC-DC PWM方式返馳式轉換器設計手法”的“設計步驟”、“電源規格的決定”“IC的選擇”。
接下來,在此僅簡單地列出此次設計相對的輸入條件和輸出條件。
・輸入電壓:90VAC~264VAC
・輸出:20V/0.2A (4W)
以這些條件為基礎,以考慮到所需效率和各種相對功能及保護功能等為前提,來設計實用下述電源IC的降壓轉換器。
<BM2P094F:內建650V MOSFET的AC-DC轉換器用IC>
■ 特點
- ・內建650V 開關MOSFET
- ・內建650V 啟動電路
- ・PWM 頻率65kHz
- ・跳頻功能
- ・電流模式方式
- ・輕負載時突發脈衝工作 / 降頻功能
- ・VCC 引腳 低電壓保護 / 過電壓保護
- ・SOURCE引腳開路保護 / 短路保護
- ・SOURCE引腳Leading-Edge-Blanking功能
- ・每週期過電流限制功能
- ・過電流限制AC校正功能
- ・緩啟動功能
- ・支援絕緣和非絕緣
- ・2次側過電流保護(絕緣構造時)
-
- ・工作電源電壓範圍
- VCC:8.9V~26.0V
- DRAIN: ~ 650V
-
- ・工作電流
- 通常時:0.50mA (Typ.)
- 脈衝時:0.40mA(Typ.)
-
- ・工作溫度範圍
- -40℃ ~ +105℃
- ・封裝:SOP8 4.90mm×3.90mm
- ・MOSFET ON 導通電阻:8.5Ω(Typ.)
- ・最大輸出功率:5W
■ 應用
AC適配器、TV、各種家電(吸塵器、加濕器、空氣清淨機、空調、冰箱、IH電磁爐、電鍋等.)
- ①支援非絕緣電路。
- ②內建開關MOSFET, 可節省MOSFET選型精力,元件數量也更少。
- ③輸入輸出規格覆蓋電源規格。
- ④電流模式類型,控制更易穩定
- ⑤內建啟動電路,低功耗型
- ⑥搭載輕負載時也可保持高效率的功能
- ⑦保護功能完善
- ⑧小型封裝,可達5W(要求規格為4W)
右側為此款IC的內部電路方電路方塊圖,僅供參考。但是,外部電路是隔離型返馳式轉換器的電路示例。請與後面給出的此次的電路–非隔離型降壓轉換器的電路比較一下。
非隔離型降壓轉換器(非連續模式)的設計案例
下面的電路圖是此次的非隔離型降壓轉換器的電路示例。
如前所述,輸入電壓為90VAC~264VAC,輸出為20V/0.2A(4W)。AC輸入被二極體橋式整流,直接通過IC內建的MOSFET開關。然後,由D4再次整流,經L1和C5濾波後成為DC輸出。用來穩定的輸出電壓回饋是經過光耦的,如圖所示,輸入和輸出沒有絕緣。
此外,工作採用非連續模式。這如前面的“降壓轉換器的基本工作及非連續模式和連續模式”中所述,在輸出功率較小的AC-DC降壓轉換器中較為普遍。
下一章開始將對組成該電路的主要元件的選型和常數計算進行解說。
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可用來瞭解AC/DC變換器和相關設計的基本資料。
下載資料
AC-DC
- 基礎篇
-
設計篇
-
採用AC-DCPWM方式的返馳式轉換器設計方法概要
- 所謂隔離型返馳式轉換器
- 絕緣型返馳式轉換器的基本概念:所謂開關AC-DC轉換
- 絕緣型返馳式轉換器的基本概念:所謂反馳式轉換器的特徵
- 絕緣型返馳式轉換器的基本概念:返馳式轉換器的運轉和緩衝
- 絕緣型返馳式轉換器的基本概念:所謂不連續模式和連續模式
- 設計步驟
- 決定電源規格
- 選擇設計上所使用的IC
- 設計絕緣型返馳式轉換器電路
- 設計絕緣型返馳式轉換器電路:設計變壓器(算出數值)
- 設計絕緣型返馳式轉換器電路:設計變壓器(設計構造)-之1
- 設計絕緣型返馳式轉換器電路:設計變壓器(設計構造)-之2
- 設計絕緣型返馳式轉換器電路:決定主要零件-MOSFET相關之1
- 設計絕緣型返馳式轉換器電路:決定主要零件-MOSFET相關之2
- 設計絕緣型返馳式轉換器電路:決定主要零件-CIN和緩衝電路
- 設計絕緣型返馳式轉換器電路:決定主要零件−輸出整流器和Cout
- 設計絕緣型返馳式轉換器電路:決定主要零件−IC的VCC相關
- 設計絕緣型返馳式轉換器電路:決定主要零件−設定IC、其他
- 設計絕緣型返馳式轉換器電路:EMI對策和輸出雜訊對策
- 機板配線範例
- 彙整
- AC-DC 非隔離型降壓轉換器的設計案例概要
-
使用SiC-MOSFET的隔離型準諧振轉換器的設計案例 前言
- 設計中使用的電源IC:專為SiC-MOSFET最佳化
- 設計案例電路
- 變壓器T1的設計 其2
- 變壓器T1的設計 其1
- 主要零件的選型:MOSFET Q1
- 主要零件的選型:輸入電容和平衡電阻
- 主要零件的選型:用來設定過負載保護點切換的電阻
- 主要零件的選型:電源IC的VCC相關零件
- 主要零件的選型:電源IC的BO(Brown-out)引腳相關零件
- 主要零件的選型:緩衝電路相關零件
- 主要零件的選型:輸出整流二極體
- 主要零件的選型:輸出電容、輸出設定及控制零件
- 主要零件的選型:MOSFET閘極驅動調整電路
- 主要零件的選型:電流檢測電阻及各種檢測用引腳相關零件
- 主要零件的選型:EMI及輸出雜訊對策零件
- PCB板佈局範例
- 案例中的電路和零件清單
- 評估結果:效率和切換波形
- 小結
-
提高AC/DC轉換器效率的二次側同步整流電路設計 前言
- 設計步驟
- 用於設計的IC
- 電源規格和替代電路
- 同步整流電路部分:同步整流用MOSFET的選型
- 同步整流電路部分:電源IC的選擇
- 同步整流電路部分:週邊電路零件的選擇-DRAIN引腳的D1、R1、R2
- 同步整流電路部分:週邊電路零件的選型-MAX_TON引腳的C1、R3以及VCC引腳
- 分流穩壓器電路部分:週邊電路零件的選擇
- 故障排除(Trouble Shooting)①:當二次側MOSFET立即關斷時
- 故障排除(Trouble Shooting) ②:當二次側MOSFET在輕載時因諧振動作而導通時
- 故障排除(Trouble Shooting) ③:當VDS2受突波影響超過二次側MOSFET的VDS耐壓時
- 二極體整流和同步整流的效率比較
- 安裝PCB板佈局相關的注意事項
- 總結
-
採用AC-DCPWM方式的返馳式轉換器設計方法概要
- 評估篇
- 產品介紹
- FAQ