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LinkSwitch充電器原理設(shè)計方案

集成的開關(guān)電源技術(shù)提供了體積小、重量輕及寬電壓輸入工作的特點，在低功率的應(yīng)用當中開關(guān)電源可以較低的性價比來替代使用線性變壓器的電源。LinkSwitch將電池充電器和交流適配器的成本降低至線性變壓器電源的水平。LinkSwitch同時很容易滿足世界范圍內(nèi)所要求的待機和空載能耗規(guī)范要求。

p1

LinkSwitch為固定頻率的PWM控制器件，設(shè)計用于非連續(xù)工作的反激式變換器。在曲線的CV部分，器件使用電壓模式控制工作，而在曲線的CC部分，器件轉(zhuǎn)換至電流限制模式工作。在峰值功率點處，系統(tǒng)總的CV精度典型值為±10%。其中包括器件容差及輸入電壓變化的影響。系統(tǒng)總的CC精度典型值為±20% (LNK501)、±25% (LNK500)和±24% (LNK520)。

CC工作時，占空比由峰值漏極限流點(ILIM)控制。器件的限流點與反射電壓具有函數(shù)關(guān)系，使得負載端阻抗降低時負載電流維持近似恒定。當輸出電壓下降至標稱值的約30%時（通常與失效電池有關(guān)），LinkSwitch進入自動重啟動工作方式，以安全地對平均故障電流加以限制（通常為輸出電流IO的8%）。對于非連續(xù)工作的設(shè)計，最大輸出功率與輸入電壓無關(guān)，而僅僅與初級電感量、初級峰值電流的平方和開關(guān)頻率成簡單的函數(shù)關(guān)系（公式6）。LinkSwitch利用I2f參數(shù)項控制并抵消了通常由頻率和峰值電流所引起的變化。因此用戶很容易完成一個對CV模式向CC模式轉(zhuǎn)換點有所要求的設(shè)計。

LinkSwitch設(shè)計用來替代線性變壓器電源，因而其輸出特性為近似的CV特性，同時與同等的線性變壓器電源相比，具有更好的輸入電壓調(diào)整率和負載調(diào)整率。LinkSwitch電路極其簡單的特性使得僅使用簡單的設(shè)計公式即可快速完成一個初始的草稿設(shè)計。然后再對原型電源加以調(diào)整，選擇外部元件，從而調(diào)整出所需要的電路性能。

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2016-02-02 21:33
LinkSwitc優(yōu)勢不少，成本最低及元件數(shù)目最少的恒壓恒流(CV/CC)解決方案
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2016-02-02 21:34
@pertwangzy
LinkSwitc優(yōu)勢不少，成本最低及元件數(shù)目最少的恒壓恒流(CV/CC)解決方案
用于短路和開環(huán)故障保護的完全集成的自動重啟動
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2016-02-02 21:37
@pertwangzy
用于短路和開環(huán)故障保護的完全集成的自動重啟動
初級側(cè)的CV/CC解決方案，可節(jié)省10至20個元件，系統(tǒng)成本更低  恩，低成本應(yīng)用不錯的
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2016-02-02 21:43
變壓器圈數(shù)比及反饋元件的數(shù)值是按照額定峰值功率點處的輸出電壓VO選取的。
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2016-02-02 21:49
@zhangmkind
變壓器圈數(shù)比及反饋元件的數(shù)值是按照額定峰值功率點處的輸出電壓VO選取的。
變壓器的初級電感量則由總的輸出功率計算得到。
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2016-02-02 21:50
@zhangmkind
變壓器的初級電感量則由總的輸出功率計算得到。
一旦變壓器設(shè)計完成，變壓器參數(shù)和特性即可用于設(shè)計箝位、偏置及反饋元件，以達到合適的電源工作狀態(tài)
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deepofyou
LV.3
8
2016-02-03 12:35
@pertwangzy
初級側(cè)的CV/CC解決方案，可節(jié)省10至20個元件，系統(tǒng)成本更低 恩，低成本應(yīng)用不錯的
變壓器設(shè)計時，首先選取反射的輸出電壓(VOR)。對于大多數(shù)的LinkSwitch設(shè)計，VOR位于40 V至60 V之間。
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deepofyou
LV.3
9
2016-02-03 12:38
@deepofyou
變壓器設(shè)計時，首先選取反射的輸出電壓(VOR)。對于大多數(shù)的LinkSwitch設(shè)計，VOR位于40V至60V之間。
高于60 V的VOR數(shù)值僅僅用于空載功耗允許高于300 mW的應(yīng)用。
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deepofyou
LV.3
10
2016-02-03 12:41
為了計算變壓器的圈數(shù)比，首先要計算次級繞組兩端所需要的電壓VSEC。該電壓與輸出電纜壓降VRCABLE、額定輸出電壓VO、次級繞組壓降VRSEC和輸出二極管正向壓降VDOUT成函數(shù)關(guān)系。
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謝厚林
LV.12
11
2016-02-03 16:13
這個是很舊的產(chǎn)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數(shù)值僅僅用于空載功耗允許高于300mW的應(yīng)用。
如果沒有適用的估計值或測量值，變壓器次級繞組的電阻RSEC可以采用0.15 Ω的初始值。使用肖特基二極管時的正向電壓(VDOUT)取0.7 V的數(shù)值，而使用PN結(jié)二極管時正向電壓取1.1 V的數(shù)值。
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pertwangzy
LV.3
13
2016-02-03 20:50
@謝厚林
這個是很舊的產(chǎn)品了，早就不推了。
LinkSwitch簡單的反饋電路僅適用于非連續(xù)工作模式。連續(xù)工作模式會引起控制環(huán)路的不穩(wěn)定，因而不建議使用。
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pertwangzy
LV.3
14
2016-02-03 20:51
@zhangmkind
一旦變壓器設(shè)計完成，變壓器參數(shù)和特性即可用于設(shè)計箝位、偏置及反饋元件，以達到合適的電源工作狀態(tài)
為實現(xiàn)正確的CC工作，LinkSwitch變壓器的設(shè)計必須保證在所有輸入電壓及負載條件下電源都工作于非連續(xù)工作方式。
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fordfiash
LV.9
15
2016-02-04 12:59
@謝厚林
這個是很舊的產(chǎn)品了，早就不推了。
恩，產(chǎn)品雖老但不失經(jīng)典，最近在學習它，希望給新設(shè)計帶來思路
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fordfiash
LV.9
16
2016-02-04 12:59
@謝厚林
這個是很舊的產(chǎn)品了，早就不推了。
多謝謝工指教!
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zhangmkind
LV.3
17
2016-02-04 13:27
@pertwangzy
如果沒有適用的估計值或測量值，變壓器次級繞組的電阻RSEC可以采用0.15Ω的初始值。使用肖特基二極管時的正向電壓(VDOUT)取0.7V的數(shù)值，而使用PN結(jié)二極管時正向電壓取1.1V的數(shù)值。
損耗包括：電纜損耗的功率、二極管損耗的功率、偏置功率損耗(驅(qū)動LinkSwitch控制引腳所需的功率)、變壓器次級銅損及變壓器磁芯損耗。
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zhangmkind
LV.3
18
2016-02-04 13:28
@fordfiash
恩，產(chǎn)品雖老但不失經(jīng)典，最近在學習它，希望給新設(shè)計帶來思路
樓主的鉆研精神值得肯定贊賞，贊一個
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zhangmkind
LV.3
19
2016-02-04 13:35
@pertwangzy
為實現(xiàn)正確的CC工作，LinkSwitch變壓器的設(shè)計必須保證在所有輸入電壓及負載條件下電源都工作于非連續(xù)工作方式。
由于反激式變壓器中磁芯的激勵是非對稱的，而磁芯損耗曲線往往是假定激勵為對稱的，因而在計算時候要除以二。
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zhangmkind
LV.3
20
2016-02-04 13:39
@zhangmkind
由于反激式變壓器中磁芯的激勵是非對稱的，而磁芯損耗曲線往往是假定激勵為對稱的，因而在計算時候要除以二。
磁芯損耗項除以二，因為僅在關(guān)斷期間傳輸至輸出的能量才會造成磁芯損耗，而這部分損耗需要在變壓器初級電感量上加以補償。
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deepofyou
LV.3
21
2016-02-04 18:08
@zhangmkind
磁芯損耗項除以二，因為僅在關(guān)斷期間傳輸至輸出的能量才會造成磁芯損耗，而這部分損耗需要在變壓器初級電感量上加以補償。
隨著磁通密度的增加，由于磁芯材料BH特性的原因，電感量會略微下降。
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deepofyou
LV.3
22
2016-02-04 18:14
@deepofyou
隨著磁通密度的增加，由于磁芯材料BH特性的原因，電感量會略微下降。
通過增加氣隙尺寸、降低磁通密度或者使用飽和磁通密度較高的鐵氧體材料的方法可以減小這種感量降低的影響。
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deepofyou
LV.3
23
2016-02-04 18:17
@fordfiash
多謝謝工指教!
影響變壓器電感量容差的最重要因素在于變壓器磁芯的氣隙長度。
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pertwangzy
LV.3
24
2016-02-04 20:21
@zhangmkind
損耗包括：電纜損耗的功率、二極管損耗的功率、偏置功率損耗(驅(qū)動LinkSwitch控制引腳所需的功率)、變壓器次級銅損及變壓器磁芯損耗。
由于LinkSwitch位于直流總線的高壓端，反射電壓的信息只以LinkSwitch的源極引腳作為參考，而不依賴于輸入電壓的高低。
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pertwangzy
LV.3
25
2016-02-04 20:27
@zhangmkind
變壓器的初級電感量則由總的輸出功率計算得到。
個人認為設(shè)計中二極管DCLAMP應(yīng)為擊穿電壓至少為600 V的超快速或快速恢復(fù)二極管。
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pertwangzy
LV.3
26
2016-02-04 20:33
@pertwangzy
個人認為設(shè)計中二極管DCLAMP應(yīng)為擊穿電壓至少為600V的超快速或快速恢復(fù)二極管。
通常快速恢復(fù)時間的二極管成本稍低些，同時可以降低EMI，因此建議最好使用快速二極管。
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hingrrr
LV.2
27
2016-02-04 23:22
在選擇CCLAMP時要采用實驗的方法，使用最小數(shù)值的電容，保證在使用比其更大一點的電容時輸出電壓不會發(fā)生明顯的變化。
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zhangmkind
LV.3
28
2016-02-05 11:07
@hingrrr
在選擇CCLAMP時要采用實驗的方法，使用最小數(shù)值的電容，保證在使用比其更大一點的電容時輸出電壓不會發(fā)生明顯的變化。
對的，最好選擇金屬塑料薄膜電容，因為耐壓較高、使用穩(wěn)定介質(zhì)（比如NPO或COG）的陶瓷電容價格較高。
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hingrrr
LV.2
29
2016-02-05 11:10
@zhangmkind
對的，最好選擇金屬塑料薄膜電容，因為耐壓較高、使用穩(wěn)定介質(zhì)（比如NPO或COG）的陶瓷電容價格較高。
請問這兩種電容在選擇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
請問這兩種電容在選擇上有什么需要注意到地方？
低成本的陶瓷電容（比如Z5U介質(zhì)）隨電壓和溫度的變化其數(shù)值變化很大，由于它們會引起輸出振蕩，因而應(yīng)避免使用。
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deepofyou
LV.3
31
2016-02-05 14:53
@pertwangzy
通?？焖倩謴?fù)時間的二極管成本稍低些，同時可以降低EMI，因此建議最好使用快速二極管。
控制引腳電容CCP設(shè)定了自動重啟動的周期，同時也設(shè)定了開機的時間，進而防止在電源上電后，輸出電壓達到穩(wěn)定之前電源進入自動重啟動狀態(tài)。
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