基于TinySwitch 5的工業應用120W隔離反激電源的設計,采用 TTNY5077E離線切換器IC, 該設計在85-265VAC寬輸入電壓范圍內可以提供24V/5A輸出,效率在115VAC時大于90%,230VAC時大于91%,空載功耗小于80mW。TinySwitch-5芯片本身的特性采用先進控制引擎自動調整開關頻率和功率輸出,最高效率可達92%,待機效率高(1%負載下效率最高87%),可滿足歐盟ErP規定的300mW待機功率要求。芯片有兩種封裝形式,表面貼裝封裝無需散熱片可提供高達75W輸出功率。
關鍵技術要點:
供電電源輸入范圍:85–265 VAC(寬范圍兼容不穩定電網)
電壓輸出范圍:24 V/5 A(120 W連續輸出)
電源輸出效率:>90%(115 VAC),>91%(230 VAC)
待機功耗:<80 mW(滿足ErP Lot 9規范)
隔離等級:增強絕緣(工業安全要求)
保護功能:過壓、過流、過熱及輸入欠壓保護
設計拓撲采用采用 單端反激拓撲(Single-Ended Flyback),結構簡潔,成本低,適合多路輸出(可擴展輔助繞組)TinySwitch-5內置650 V MOSFET,簡化驅動設計。
電路原理:
該電源采用TNY5077E離線切換器(U2),采用反激式配置。IC U2具有集成的725 V功率MOSFET。它通過調整功率MOSFET的關斷時間來調節輸出,該時間與饋入其CONTROL引腳的電流成正比。
TTNY5077E離線切換器(U2)將振蕩器、開關控制器、啟動和保護電路以及功率MOSFET集成在一個單片IC中。電源變壓器(T1)初級繞組的一側連接到大容量電容器C2和C16的正極,另一側連接到U2的DRAIN引腳。C3提供更靠近交換節點的額外過濾。當MOSFET關斷時,變壓器的漏電感在漏極節點上感應出電壓尖峰。尖峰振幅受到由D2、R21、R22、R25、VR2和C5組成的RCDZ箝位網絡的限制。RCDZ裝置防止電容器C5兩端的電壓放電低于最小值(由VR2的額定電壓定義),從而最大限度地減少箝位損耗。
在輕載和空載條件下。電阻器R21和R22與電容器C5一起使用,以抑制高頻振鈴并改善EMI。選擇這種安排是為了減少輕載和空載條件下的鉗位損耗。連接在初級和次級側之間的Y電容器CY1有助于改善EMI。
EMI濾波采用:
兩級π型濾波(X電容+共模電感+Y電容),抑制傳導干擾X電容:0.47 μF;共模電感:10 mH;
整流濾波采用:
全橋整流+高壓電解電容(計算容值≥2 μF/W)整流橋:GBU806;輸入電容:450 V/220 μF
鉗位電路采用:
RCD吸收網絡(優化漏感能量回收),抑制漏極電壓尖峰R:10 kΩ/2 W;C:1 nF/1 kV;D:UF4007
輸出整流采用:
同步整流(提高效率)或肖特基二極管(低成本)肖特基:STPS30L60CG(60 V/30 A)
主控IC采用:
TinySwitch-5系列TNY5077E(通孔封裝)內置650 V MOSFET,支持190 W峰值,
輸出電容采用:
低ESR電解+陶瓷電容并聯2×470 μF/35 V + 10 μF陶瓷滿足紋波<240 mVpp(5% Vo)
散熱設計采用:
散熱片鋁基板+鰭片散熱器溫升≤40℃(環境25℃)
若需多路獨立輸出(如12 V/5 V),可采用多相控制架構分散功率,本方案設計,可直接用于工業設備輔助電源、PLC控制系統等場景。