理解一个单端反激式开关电源方案:

1、抛出问题:

如图,在某系统方案上看到下图所示的单端反激式开关电源方案。

2、解析问题:

2.1、乍一看:

典型的AC-DC电路,考虑了安规及过压过流保护,如:

a、使用了F1 5A 250V保险丝做过流保护;

b、使用了RV1 10D471K压敏电阻做过压防护;

c、使用了RT1 NTC-5D-15 热敏电阻抑制浪涌电流;

(NTC的冷启动阻抗大,而系统上电或由关断到打开时恰好也是容易出现浪涌电流的,使用NTC可较好的解决浪涌电流问题,特别是在后级有大电容的场景)

d、使用C2、C3、L1做共模滤波;

e、使用CY1、CY2的Y电容对PE1(大地),滤差模;

f、整流后使用C1的大电容做稳压;

对降压部分电路做重点分析:

光耦U6+TLV431组成一组稳压电路,利用TLV431的特性控制光耦的导通,进而控制U5的1脚电流,进而控制变压器原边MOS,实现整个开关稳压控制循环。

fg:

U7 TLV431 1脚电压>2.5V(即+15V电压>15V时)U7截止,3脚电压高,U6光耦不发光,U6 的接收管关断,U5的电流减小,进而关断变压器原边MOS,减少变压器原边充能。进而降低了副边的+ 15V电压。

实现闭环控制。

但是具体怎么理解 TNY280PN的工作特性呢?

2.2、理解TNY280PN的相关特性:

结合下面TNY280PN的datesheet:

http://pdf-html.ic37.com/pdf_file_U1/20200531/pdf_pdf/uploadpdf_old/POWERINT/TNY274-280_datasheet_509877/830792/TNY274-280_datasheet.pdf

全面理解 TNY280PN的功能特征:

逐一拆解如下:

a、注意到C32电容的存在,刚上电时,对C32电容充电前,3点为低电平,此时的光耦U6发光二极管微导通;
TNY280 使能引脚通过光耦对地的电流增加,将抑制下一个开关周期。
b、同样地,TLV431的参考电压为2.5V;
当1脚参考电压大于2.5V时,TLV431开通3点低电平(本质是三极管开通)见TLV431的框图。
当1脚参考电压小于2.5V时,TLV431截止(等同于二极管截止)。
15V*3/18=2.5V。


因此R28 和R35分压给到TLV431 2.5V的触发阈值。
如a所述,通过光耦间接控制TNY280。

2.3、电路分析:

外围电路分析:
R29:电路上R24+R29起到限流作用,毕竟TLV431开通时,为三极管开通。
R24:R24的取值与光耦PC817的特性相关,与该开关电源的调压能力强相关。
C32:TL431的开关响应很快,为平滑开关过程,降低高次谐波。增加C32减缓光耦发光二极管的电压变化速率。
C26和R31:给TL431做环路补偿,提高15V电压的稳定性。

对TNY280外围电路的说明:
a、2脚 BP/M引脚电容的选择,可以设置TNY280的电流限流点。
>使用0.1 µF的BP/M引脚电容器件会工作在标准的电流限流(ILIMIT)点上,适合封闭式适配器的应用。
>当使用1 µF的BP/M引脚电容,器件工作的限流点会降低(ILIMITred或ILIMIT-1),从而降低流经器件的RMS电流
值并因此提高效率,但会影响最大输出功率的能力。非常适用于对温度要求高、要考虑更好散热的设计。
>当使用10 µF的BP/M引脚电容,器件工作的电流限流点会升高(ILIMITTinc或ILIMIT+1),在温度允许的情况下,使器件的峰值输出功率或持续输出功率有所增加。

这里使用1uf的电容,即将TNY280的限流由原芯片的1.36A,拉低至1.2A。有更大的器件散热裕量。

b、由于AC-DC关乎能效认证,对于有更高能效要求的产品,可以增加偏置绕组,补充向TNY280供电,供电路径为偏置绕组--EN/UV即引脚1.
该供电路径可代替,原通过变压器原边D管脚的高压供电路径,显著降低空载功耗。
c、此外在可通过在变压器原边即310V至芯片的EN/UV之间增加电阻,限制EN/UV引脚电流>25uA,否则MOS开关将关断,限制在低压或下电时,异常输出或动作。


对其他外围电路的说明:
D7为变压器原边续流;
增加R13、R17、C10组成限流和滤波电路,限制U5中MOS关断时,冲击电流及冲击电压对输入端的影响。
R13、C10的取值,需关注效率减少损坏,也要注意对实际滤波效果的影响。
有的大功率应用场景,考虑在R13位置增加并联齐纳二极管,限制电压尖峰。(优化EMI)
D5、D6:整流二极管,单向导通。
R8、C5:与二极管并联,吸收二极管导通瞬间的浪涌电压。(感性负载的电流不能突变,由此可能导致工作过程中二极管两端出现高电压,使用RC滤除该高压部分)
C8、C6、L2组成一组π型滤波,滤除差模干扰。
补充增加的0.1uf小电容,重点滤除高频纹波部分;
 

参考:

1、使用NTC热敏电阻抑制浪涌电流:使用NTC热敏电阻抑制浪涌电流的机制原理-IC先生

2、TL431原理:TL431原理详谈_tl431稳压电路图_ID_WA的博客-CSDN博客

3、TL431反馈补偿:开关电源反馈TL431加RC补偿波形对比_rc补偿网络-CSDN博客

4、反激式开关电源设计:【最牛笔记】大牛开关电源设计全过程笔记! | 贸泽工程师社区

5、RCD吸收电路:反激系列-详细到每个容阻的原理之RCD吸收(1)_rcd吸收电路_CXWB的博客-CSDN博客

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