基于TOPSwitch-HX的高效率喷墨打印机电源设计

admin

图1所示的隔离反激式转换器以TOPSwitch-HX IC系列为设计核心，采用了TOP258MN (U4)器件。电源在通用输入电压范围内均可工作，输出电压设计为32 V，可实现20W的连续输出功率以及80 W的峰值输出功率。M封装(10脚DIP封装)同时提供流限编程、线电压检测和过压保护功能。典型应用包括喷墨打印机，喷墨打印机通常需要非常短时间的峰值负载。
TOP258MN通过调整内部MOSFET的占空比来调节输出电压。占空比与馈入到控制(C)引脚的电流成正比。反馈信号来自次级侧，通过一个简单、低廉的齐纳二极管(VR3)和光耦(U2)即可实现。TOPSwitch-HX的EcoSmart?多模式控制功能在整个负载范围可提供近乎恒定的效率。
R11、R14和R12随线电压增加线性降低U4的内部流限，以提供恒定的输出功率及线电压。这样，可将高输入电压下的电源输出功率限制到<100 VA，同时保持低输入电压下的额定输出功率。电源的初级侧偏置绕组提供时间触发的过压保护检测功能。过载情况下，C13上的电压将会上升。电压一旦超过20 V (VR5)，便立即触发电压监控(V)引脚。C9、R20和R22的值决定了在触发过压锁存之前的延迟时间。当锁存关断时，V引脚需要在开关重新启动前立即放电到某个固定阈值以下。这一点可以通过快速AC复位电路来实现。一旦丢失AC电压，Q3关断，Q1导通并拉下V引脚以复位过压保护锁存。

设计要点
对于打印机，±7%的电压稳压要求可使用简单、低廉的齐纳二极管VR3来设置输出电压。对于更严格的电压容差，可以采用类似TL431的并联稳压器。
初级箝位电路(D2、VR7、R17、C5和R25)提供极高的轻载效率。齐纳二极管VR7和R17使电容C5在每个周期都放电，并将其数值限制在某个平均箝位电压上。在低开关频率下工作时，电容无法放电到VR7额定电压之下，从而提高了轻载效率。
选择D2作为慢速二极管(恢复时间&le;2&mu;s)，可让一些漏感能量被重新循环到负载中。如果没有玻璃钝化类型的1 N4007二极管，可以使用塑料FR106代替。
在正常工作范围内，Q3导通从而关断Q1。因而，电阻R1和R2能够将电流引入U4的V引脚并进行欠压检测。当引入V引脚的电流超过25&mu;A时，开关便立即启动。
在较低的输入电压下， 晶体管Q 2 关断， 从而使X 引脚悬浮。这同时会抑制U4的开关，并将关断电源。电容C1、C3、C8和C10以及共模扼流圈L1和L3提供共模滤波。相位提升网络R10和C28提供高频率增益和增加的相位裕量。


基于TOPSwitch-HX的高效率喷墨打印机电源设计