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基于ST意法半导体 L6566BH多模式控制器的100 W超宽范围反激式转换器解决方案STEVAL-ISA211V1

作者:时间:2022-10-20来源:大大通收藏

许多电器和设备需要一个与主电源分开工作的辅助电源 (SMPS),以支持例如待机操作。 这些辅助电源的额定功率从几瓦到几十瓦不等,可以是隔离的也可以是非隔离的。 为确保良好的性能,工程师必须选择最能满足效率、尺寸、安全性和成本要求的电源拓扑——包括反激式或准谐振(fly-back or quasi-resonant)。 

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/202210/439325.htm

意法半导体的EVAL-ISA211V1专为工业用作辅助电源设计,具有增强型隔离的24 V / 100 W输出可用于多种应用。 输入电压范围从标准欧洲电压(230 VAC)开始,到690 VAC或1 KVDC。 对于短时间段或较低的输出功率,转换器可以在降低到150 VDC的电压下运行。

EVAL-ISA211V1基于多模式控制器和STW12N170K5 1700 V MDmesh K5功率MOSFET,采用单开关反激式拓扑结构,具有隔离输出。 集成了840 V高压启动,该启动由STD1NK60T4功率MOSFET提升至1 kV。 该转换器以固定频率模式工作,但是透过改变一个电阻器可以很容易地将其设置为准谐振模式quasi-resonant mode。

电路板参数

主要零件

是一款用途极为广泛的电流模式初级控制器 IC,专为使用整流三相输入线路的高性能离线而设计。它还适用于必须符合 EN61000-3-2 或 JEITA-MITI 规定的应用的单级、单开关、输入电流整形转换器(单级 PFC)。支持固定频率 (FF) 和准谐振 (QR) 操作。用户可以根据应用需要选择两者之一。该器件具有外部可编程振荡器:它定义了 FF 模式下的转换器开关频率和 QR 模式下允许的最大开关频率。

当选择 FF 操作时,IC 作为标准电流模式控制器工作,最大占空比限制为 70% min。可以调制振荡器频率以减轻 EMI 辐射。

选择 QR 操作时,会在重负载下发生,并通过触发 MOSFET 导通的变压器退磁感应输入实现。在某些条件下,可以实现 ZVS(零电压开关)。转换器的功率能力随电源电压上升而增加,由线电压前馈补偿。在中等和轻负载下,由于 QR 工作频率等于振荡器频率,因此会激活一个功能(跳谷)以防止频率进一步上升并使工作尽可能接近 ZVS。

无论是 FF 还是 QR 操作,在非常轻的负载下,IC 都会进入受控的突发模式操作,连同内置的、非耗散的、高电压启动电路和低静态电流,有助于避免消耗电源电压低并符合节能建议。

创新的自适应 UVLO 有助于最大限度地减少与变压器寄生引起的自供电电压波动相关的问题。

该器件包含的保护功能包括:非锁存输入欠压(掉电)、输出 OVP(可选择自动重启或锁存模式)、具有延迟关断功能的第一级 OCP,以在过载或短路情况下保护系统(可选择自动重启或锁存模式),以及当变压器饱和或次级二极管短路时调用的二级 OCP。锁存禁用输入允许通过外部 NTC 轻松实现 OTP,而内部关断可防止 IC 过热。

可编程软启动、电流检测输入前沿消隐以提高抗噪性、斜率补偿(仅在 FF 模式下)以及用于外部控制突发模式操作或远程开/关控制的关断功能完善了此功能设备。

官网连结URL: https://www.st.com/en/power-management/l6566bh.html

设计描述:

输入阶

该板配备工业 1 kV 10.3x38 mm 保险丝,占位面积为标准 5x20 mm保险丝可用于在较低电压下进行测试。输入电压由六个 68 μF / 400 V 电容器整流和稳定,这些电容器排列在三对并联的串联中,这些电容器与两个 1206 SMD 电阻器平衡

上述电路提供安全的高压启动。 晶体管 Q1 充当输入电容器分压的电压的简单电压跟随器,大约为 ? 的 V+。 在关闭状态期间,

HV 引脚电压仅由漏电流偏置。

Q1 和 HV 引脚均由齐纳二极管 D11 和 D12 保护。

缓启动(soft start)

连接到 L6566BH 控制器 SS 引脚的电容器用于缓启动和过载保护。在缓启动阶段,电容器由电流 iSS = 20 μA(典型值)从零电压充电,直到 VSS 达到 2 V。在此期间,初级绕组电流的设定点从零上升到最大值,用于反馈的 COMP 引脚被忽略。缓启动后,电压保持在 2 V 直到过载出现,在这种情况下,电容器再次以刚好为软启动电流的四分之一的电流充电。如果过载持续足够长的时间使 VSS 达到 5V,器件将停止开关,使对短时过载有一定的容忍度。将输出电容器充电至标称输出电压的时间取决于负载和输入电压。

由于在缓启动期间忽略 COMP 引脚,不合适的 SS 电容可能会引起输出过压。为防止出现这种情况,必须针对最大输入电压和空载设置缓启动时间,从而在任何其他条件下触发过载状态。在此应用中,不可能使用一个电容器来确保安全软启动,并且在每种情况下都不会因过载而停止,  因此该板实现了如下所示的修改后的缓启动电路。

在该电路中,缓启动电容器 C23 确保每个输入电压和输出负载的平滑缓启动,而带有 D10 的 Vref 分压器(电容器 C26 和 C27)延迟过载保护。D9 将 SS 引脚箝位到 Vref 以在过载时触发自动重启。

准谐振模式quasi-resonant mode , QR mode, 开关频率switching frequency, ZCD and OVP 要将初始的固定频率 (FF) 模式更改为准谐振 (QR) 模式,必须安装 R26 = 0Ω。还必须安装 ZCD 电阻R23 和 R28 以进行 QR 操作。这些电阻也在 QR 和 FF 模式下提供过压保护 (OVP)。如果不需要 OVP,则需要使用电阻R23(例如 330 kΩ)将 ZCD 引脚箝位到 GND 以确保稳定性。

如果选择 QR 操作,开关频率会随著负载降低而增加。当它达到极限(用 R25 设置)时,转换器开始为低负载实施跳谷valley skipping模式,为空载或极轻负载实施突发burst模式。由于开关损耗与开关频率和输入电压成正比,因此对于全输入电压范围 建议选择 51.3 kHz FF 操作开关频率附近的限制;即,R25 = 39 kΩ。

如果 QR 操作的输入电压范围仅涉及较低的电压(例如,仅 230 VAC),则 R25 可减少至16kΩ;即,大约125 kHz 频率限制。


官网连结URL

- 100 W, ultra-wide range flyback converter based on L6566BH - STMicroelectronics

►场景应用图

►展示板照片

►方案方块图

►核心技术优势

· 使用多功能集成IC,用料精简,低成本 · 电路板设计考虑修改和附加功能,包括电压占位面积和 零件安排

►方案规格

· 宽输入电压范围: 230至690 VAC在

· 250至1000 VDC

· 输出24 V / 100 W

· 短时欠压undervoltage(输出50 W所需的时间较长)低至150 VDC / 180 VAC

· 可选择固定频率或准谐振操作

· 嵌入式1 kV高压启动

· 软启动电路

· 掉电保护

· 符合RoHS



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