24W开关电源适配器设计

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24W开关电源适配器设计

目前,国内大多数DVD生产厂家已把主产品从传统台式DVD转到了便携式DVD。因此需要大批能实现AC到DC转换的电源适配器,不仅在体积、重量、性能等方面有较高要求,同时在成本价格方面也有一定限制。采用开关电源适配器(SMPS)方式制成的电源适配器能充分实现小型、轻量和高效率的性能特点,而采用飞兆半导体(Fairchild)生产的单片开关电源适配器芯片KA5M0365R制成的24W开关电源适配器更是在成本价格方面具有明显的优势。

为某企业开发的24W开关电源适配器的基本要求是:
①形式:插墙型开关电源适配器;
②输入:90～240VAC,50/60Hz;
③输出:12VDC,2A;

④有短路、过载保护;⑤通过UL认证;⑥外型:75mm×50mm×35mm。

1.6w电源适配器方案考虑
常规SMPS系统均采用PWM控制IC和场效应管(FET)作为开关,现在大多采用单片IC。这些单片IC针对各种功率级别和应用进行了优化,一般分为双芯片式单片IC和单芯片式单片IC两类。双芯片式单片IC内部包括控制器芯片和MOSFET芯片,而单芯片式单片IC内部仅有一个芯片。
设计时的一般考虑是:在高功率应用时选择双芯片方案,而在低功率应用时则选择单芯片方案,高低功率的分界点在15～20W左右。飞兆半导体生产的KA5M0365R是双芯片器件,其价格便宜,成为方案设计时的首选单片SMPS电路。
掌上DVD用开关电源适配器要求有很高的保护功能,KA5M0365R同时具有过载保护、过压保护、过流保护、欠压保护和过热保护特性。KA5M0365R的主要功能与特点是:

①内部框图(见图1);

②采用TO-220F-4L封装(见图2);

图2　KA5M0365R引脚排列图
1脚-接地端(GND)　2脚-漏极输出端(DRAIN)
3脚-VCC端(VCC)　4脚-反馈端(FB)

③漏源反压650V;④25℃连续漏极直流电流额定值3A,100℃连续漏极直流电流额定值2.4A;⑤内置精密振荡工作频率67KHz;⑥低启动电流(典型值100μA);⑦电流限制调整功能;⑧过流保护;⑨过压保护;○10内置过热保护功能;○11低电压闭锁;○12内置高压SenseFET;○13自动重启功能。

2.电源适配器电路结构
图3给出了适配器的电路图。电路中采用KA5M0365R构成了连续电流模式(CCM)的反激式开关电源适配器。
接通电源适配器后,交流电压自线路输入端输入,经过一个用于抑制EMI的滤波器(C1、T1)、桥型整流器(D1～D4)和滤波电容器(C2),产生直流高压。R8是U1的启动电阻。在第一次接通电源时,U1以旁路模式工作,C8被充电,一旦达到电压锁定阈值15V范围的上限,U1就开始开关,其电流需求增加,VCC电压开始下降。但假定C8容量足够大,VCC电压仍会保持在电压锁定阈值范围的较低水平,在正常工作期间,反馈绕组提供的反馈电压经D6、C8整流后,产生直流电压开始为U1供电。

漏极箝位保护电路(缓冲网络SnubberNet-work)由C3、R7、D5组成,可将漏极关断时由于电源适配器变压器泄漏电感而在初级产生的尖峰电压限定在安全范围内,以确保电源适配器不会造成开关漏极电压超过其击穿电压。

电源适配器次级电压经D7、C4、L1、C5整流滤波后,获得+12V稳压输出。电源适配器次级高频整流管D7采用大电流、低压降的肖特基二极管,型号是MBR10100CT(10A/100V)。
可调式精密并联稳压器TL431构成外部误差放大器,它与光耦合器一起组成光耦反馈电路,反馈电压加至U1的反馈端。稳压原理是当电源适配器输出电压V0发生波动时,经R5、R6分压后得到的取样电压与TL431的2.5V基准电压比较,产生外部误差电压,通过光耦合器使FB的反馈电流产生相应的变化,并以此调节占空比,达到稳压目的。R4、C6为控制环路的补偿电阻与电容,R2为光耦中LED的限流电阻。
高频变压器的初、次级间耦合电容会造成共模干扰,可以通过安全电容C7加以滤除。

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| 发布时间：2018.06.29 来源：电源适配器厂家

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