高压MOSFET控制器简化非隔离式切换器的设计

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高压MOSFET控制器简化非隔离式切换器的设计

有许多应用需要小包装离线开关电源通过交流电源或必须占用系统主板空间小。这些范围可以从“永远在线”用于家庭自动化智能电表，能耗监视器家电，在照明应用的高功率因数低成本的离线式LED驱动器，以满足总谐波失真(THD)的国际要求， EMC和安全性。更高的效率和输出电流能力是两个更令人信服的理由设备制造商迁移到交换机。这些优势将帮助OEM厂商满足降低功耗的监管要求，而对于更大的电流满足要求。然而，其他的切换器的优点，如小型化，更宽的输入电压范围，和故障保护，是显着的为好。这种集成的控制器，内置高压MOSFET，用于非隔离的低功率AC / DC转换应用包括功率半导体制造商，如德州仪器，Power Integrations公司，意法半导体，飞兆半导体和安森美半导体在其他的庄家。 TI近期推出了一款集成控制器UCC28880这些应用程序。它集成了一个脉宽调制(PWM)控制器和700 V MOSFET，以及一个高压电流源在一个芯片上，从而启动和直接操作从整流的市电电压(图1)。另外，如图1，它包括一个5伏调节器和保护功能像一个限流器，过热保护，欠压锁定(UVLO)，以及用于短路在输出过载的保护。非隔离开关尽管芯片的高功能集成，高压开关的功耗非常低。的部分的额定为约100的静态电流在低负荷与提供100 mA的输出电流的能力。更重要的是，7引脚SO封装减小系统尺寸和成本。根据供应商，设计人员可以使用此开关来构建各种转换器拓扑结构，如降压，降压 - 升压，反激式，具有外部元件数量最少。图1：TI的UCC28880集成了控制器和一个单芯片上的700 V功率MOSFET。它还集成了片上高压电流源。

图1：TI的UCC28880集成了控制器和一个单芯片上的700 V功率MOSFET。它还集成了片上高压电流源。对于这种开关IC的快速和容易评估，TI已经创建了基于UCC28880(PMP8550)的参考设计。它提供了使用高侧配置降压非隔离式AC / DC解决方案;设计产生13 VDC和12.8 VDC之间的稳压输出固定在120 mA和示于图2。由于参考设计采用狂烈模式，无需环路补偿是必要的，从而降低材料清单(BOM)计数极少数如图2.测性能对于该电路外部元件的显示，总体效率和上述跨低70%到高负荷的变化为160伏直流输入，其滴一点点随着输入电压增加至320直流电压(图3)。由于输出电压调节好，产量低两端之间13 VDC和12.8 VDC高负荷变化，每个测试结果的参考设计样机由TI建成。同样地，获得满意的结果为瞬态响应和EMI的干扰。

图2：采用高边降压配置中采用的UCC28880的非隔离式AC / DC解决方案。它产生的13 VDC正输出电压为120毫安。

图3：非隔离的AC / DC转换器在图2中在宽范围的输出电流的测得的效率性能。低成本的解决方案类似，Power Integrations公司解决了其使用LinkSwitch-TN的离线式开关IC的系列低功耗的非隔离式AC / DC的要求。制造商声称，开关电源使用的LinkSwitch-TN将提供线性和电容式滴管电源看齐系统成本建造。尽管降低成本，使用LinkSwitch-TN型AC / DC开关不会在性能上妥协，称供应商。旨在实现降压，降压 - 升压，反激式拓扑，使用LinkSwitch-TN芯片集成了一个700 V功率MOSFET与所需电源控制器功能。这些措施包括振荡器，开关控制电路，高压开关电流源，频率抖动对于电磁干扰(EMI)降低，逐周期电流限制和热关断(图4)。

图4：LinkSwitch-TN的构件LNK304 / 6的功能框图。这个家族的主要成员包括LNK302 LNK304和306到这些芯片得到启动和运行功率从漏极的输入电压，无需单独的偏置电源降压或反激式转换器。对于非常低系统成本，LNK302采用无自动重启的简化控制器。另外，部分被推荐用于非隔离电源的下360毫安输出电流范围。一个典型实施12 VDC，120毫安非隔离开关在家电如电饭煲和洗碗机使用是如图5所示。根据产品数据表，LNK304被选定为这个应用程序，使其工作在大多非连续模式(MDCM)。二极管D1约为75 ns的反向恢复(TRR)的时间是可以接受的MDCM操作。对于连续导通模式(CCM)运行，与<35 ns的TRR二极管被推荐的产品数据表。

图5：LNK304基于非隔离的AC / DC转换器与通用输入和±12VDC输出以120mA的输出电流。除了应用笔记AN37这些零件，¹Power Integrations公司已经准备好也参考设计和设计实例，以简化在这些应用中使用的LinkSwitch-TN产品。举例来说，比如设计DER-386介绍一个9瓦的高效率功率因数校正使用LNK306DG非隔离降压LED驱动器。一个完整的原理图呈现PCB布局和测量的性能结果本文档中描述。其他供应商在低功率离线非隔离开关磨损包括意法半导体，飞兆半导体和安森美半导体。ST，例如，推出的演示板(图6)，指定STEVAL-ISA035V1，采用低功耗开关IC的VIPer12A-E或VIPer22A的-E，后者专为12 VDC在350 mA和16 VDC在350 mA时。

图6：ST的评估板STEVAL-ISA035V使用引脚对引脚兼容开关IC的VIPer12A-E或VIPer22A的-E。总之，有很多应用需要低功耗的非隔离式AC / DC开关在紧凑型封装成本低。这篇文章解释说，有这个服务领域的多家供应商，并讨论了一些他们提供的集成电路。除了扩大其产品组合，这些供应商也加入新的花俏而不增加成本或影响性能。