无变压器电源,第2轮

无变压器电源,第2轮

几个月前,在文章无变压器电源,是否值得呢?两种方式的交流电源转换成可使用的直流电压中的成本,空间和性能方面进行了分析。

这两种类型是传统的降压变压器的方法和使用该电容器的电抗的属性来创建一个分压器,有效降压的电压的变压器设计。

在这篇文章中,我们将分析的第三种方式交流市电转换成直流电压电源小型电子产品。

理论

有效地降压的直流电压的一种方法是使用降压转换器,一个类型的开关模式电源

因此,如果你能纠正交流电源电压,说311VAC(RMS值220VAC),到220VDC,那么你可以使用一个降压转换器降压220V喜欢的东西5V。

这种操作是可能的,它是什么LNK302 / 304-306从Power Integrations公司一样。

虽然它不需要变压器,它仍然使用一个电感。好消息是,这是除变压器便宜,轻得多。

无变压器开关电源设计

该PSU将具有以下设计规格:

  • 降压和整流220VAC至3.7VDC
  • 该电源必须能够提供高达245毫安电流的负载

注:在上一篇文章中的设计参数为12V和75毫安这是0.9W,我们保持了相同的功率为这个设计,但不同的电压和电流(3.7V * 0.245A = 0.9W)。

电路

以下电路采用LNK30x在高侧降压 - 直接反馈拓扑:

输入级

  • RF:该组件为可熔断电阻器。它提供电流限制和在短路的路线的情况下的保护。
  • DIN1,2:这两个二极管形成整流器的交流转换为直流与颠簸。
  • CIN1,2和LIN:这些3个部件形成具有平滑整流器输出和滤除高频的目的的π型滤波器。

使用LinkSwitch-TN

此IC集成的功率MOSFET作为电源的开关元件,并与过热保护的控制电路。欲了解更多信息,请检查元器件。

输出级

输出级是古典组分的混合物,任何开关式电源具有与那些与LNK30x的控制电路接口

  • DFW,L以下,Co:在开关模式电源中使用的标准部件。
  • DFB,Rbias两端,器Rfb,CBP,CFB:在LNK30x的控制电路,以保持供给稳定的,在所希望的值使用的组件。
  • RPL:最小负载的LNK30x为了需要的工作。如果你的设计借鉴比3毫安更不断这不是必需的。

选择组件值

Power Integrations公司有两种不同的资源来帮助您解决这个电路的设计。

使用这两种资源,你可以很容易地确定和计算出你需要在一个下午买的组件。

最终电路

选择组件值后,最终的原理是这样的:

成本

无变压器开关BOM

所有价格有效期为2019年11月2日上Digikey:

R3 -RES 8.2 OHM 1W 5%AXIAL- 0.053 $ /股

L1 -固定IND 1MH 15MA 24 OHM SMD- 0.053 $ /股

U1 -IC OFFLINE SWIT OCP 8DIP- 0.77 $ /股

C4 -CAP CER 0.1UF 50V X7R 0603- $ 0.032 /股

R2 -RES SMD 2K OHM 1%1 / 8W 0805- 0.005 $ /股

R1 -RES 2.37K OHM 1%1 / 8W 0805- 0.005 $ /股

C34 -CAP CER 1UF 25V X7R 0805- 0.055 $ /股

C1 -CAP ALUM 10UF 20%50V RADIAL- 0.052 $ /股

D1 -二极管GEN PURP 600V 1A DO204AL- 0.097 $ /股

D5 -二极管GEN PURP 600V 1A DO204AL- 0.097 $ /股

L2 -固定IND 820UH 350MA 1.8 OHM TH- $ 0.17 /股

C6,C36 -CAP ALUM POLY 220UF 20%10V T / H- $ 0.11 /股

C7,C8 -CAP CER 22UF 10V X5R 0603- 0.075 $ /股

总= 1.57 $ /股

空间

无变压器开关

其实,我建立了这个PSU,所以我们可以看到逼真它使用多少空间:

该尺寸可以肯定,通过使用SMD元件为二极管和充分利用底层的最优化。但目前我们有由组件使用的空间33毫米*38毫米。

总面积=1254平方毫米

性能

,功耗和效率

据Power Integrations公司提供的设计工具,63%的整体效率得到了计算。

这意味着,我们的电源源所需的0.9W,这将需要消耗总量1.42W,即约0.79W的消散在整个组件。

其他注意事项

由于这是一个无变压器电源,有AC电源和低电压轨(Vcc和GND)之间没有隔离。出于这个原因,该电源只应视为在该产品的外壳是完全的塑料做出来的应用中使用,并且用户具有与设备无相互作用或非常有限的相互作用。

该电源还具有设定14KHz至16KHz的范围内的软可听噪声。根据您的应用程序,这可能不是一个问题。

因为我用它的应用程序,还有一个麦克风目前可以肯定感觉到这种噪声。幸运的是我的兴趣频率为3kHz处,并通过实施低通滤波器,这个问题得到了解决。

此外,这款电源是不是在处理高电流电感负载如继电器或扬声器,因为它反应有点慢和损失非常好的稳定性。理清此问题,用在低ESR高电容聚合物电容,这增加了BOM成本。

结论

使用LNK306实现无变压器电源肯定是一个进步相比,在效率方面只使用一个串联电容。然而,它的成本每单位67美分。

相较于变压器供电,它仍然是几乎一半的价格,重量更轻。随着更小效率,并加入可听见的噪声的缺点。

我可以看到被用于高达1.5W的负载和用于不需要隔离,音频电路或电感性负载作为用于变压器非常可接受的替代,以节省成本和产品的总重量,应用的LNK306。

罗伯托·韦泽

罗伯托在电子嵌入式系统设计经验,从概念到节目生产,包括:电力电子,音响电子,汽车,电池管理系统和可再生能源控制系统。罗伯托感兴趣的技术和可持续发展,而他在他的大学学历,硕士,外部课程,获得安置的实践经验,也从志愿秘鲁。此外罗伯托为商务,领导能力和团队合作能力,从他的时间作为拉美裔主席,西班牙社会和驻场DJ在普利茅斯

本帖9条评论

  1. sathishraj

    哇... ..Great大量信息,对于整个一天,我正在寻找的STM32低成本产品的无变压器供电。
    读你的博客之前,我计划用MP103GN,但它确实使用另一个BJT和有更多的热量损失。

    你测得的噪声,以及告诉利弊的方式是真棒。

    我有一个疑问,给定相线和中性如果反向连接在所述AC输入220V,莫非电路的作用相同。你测试的互换相线和中性AC输入你所做的PCBA。

    谢谢非常感谢你的测试和节省我的时间。

    1. 罗伯托·韦泽

      你好Sathishraj,

      很高兴你发现这个职位有用!出于某种原因,是很难找到那里变压器电源的设计信息。

      您可以把火线和零和电路将具有相同的行为,但是,也有一些是你真的需要小心,不幸的是,我发现走错了路......如果你是共享的电连接,你必须确保他们都具有相同的极性,否则可能会短连接,当你从不同组分两个接地连接在一起。

      我用它,我假定它有一个非隔离电源,因为当我连接接地探针到电路板地,一大穗,在我眼前发生噪音的示波器。幸运的是,我并没有触及导电部分。

  2. sathishraj

    感谢您的答复...

    直流接地和AC中性不得连接在一起,那个什么大穗的教训!!!!!
    我也experianced一样,发生了什么,这是不言而喻的高达EB电表箱不见了。大短与VIPER22A芯片烧毁。

    在电子所有发生... .. .Weiser

    在你做巡回,我有两个疑问。

    1.我们能用4.7UF / 400V电解电容作为过滤器连接全桥整流器,然后给DC电力到d(漏极)LNK306的引脚。
    2.如是计算所需的输出电压w.r.t器Rfb和Rbias两端的公式。

    谢谢

  3. sathishraj

    在Power Integrations网站,我下载PI EXPERT套房10.3.In软件很多的选择提供了我,主要是反激式与偏离我来到LNK30X芯片用途的变压器。

    如果可能的话,你可以使用LNK30x,一些发送项目文件来帮助我开始设计。

  4. 罗伯托·韦泽

    我相信这是软件的一部分,这就是我之前使用。请再次检查,我没有任何设计文件。数据表和应用笔记有你需要的一切设计电路

  5. sathishraj

    我不能在PI Expert软件发现,只有反激式启用。由软件生成的原理是所有有变压器。对不起...我很多打扰您。

    如果可能的话,告诉我的Rfb的计算和全桥整流器输入。

    非常感谢为快速响应。

    1. 罗伯托·韦泽

      正如我所说的,从网站上下载的数据表和应用笔记,你会发现这些计算,解释等等。

  6. sathishraj

    我在LNK306和MP174之间的两难境地......在数据表都表示相同的规格。但在网没有任何机构都试过,不与MP174所做的任何博客。
    MP174承诺高达400毫安。MP174具有欠压锁定额外的VCC引脚。

    你可以比较这些芯片LNK306和MP174做出利弊音符。

    我打算做一个大规模的家庭自动化生产的产品。

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