电源技术中的SMPS技术挑战线性变压器在低功率充电器设计中的主导地位
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2020-11-25
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电源技术中的电源技术中的SMPS技术挑战线性变压器在低功率充电器设计技术挑战线性变压器在低功率充电器设计
中的主导地位中的主导地位
基于线性变压器的电池充电器因其低成本一直是低功率应用的“首选解决方案”，但一种称为LinkSwitch的新型开
关电源转换器IC正在挑战低功率线性充电器的主导地位。由于LinkSwitch可以线性变压器的成本提供开关转换器
性能，因此它的出现为目前主流的基于低成本线性变压器的充电器设计带来了真正的挑战。 LinkSwitch源自
业界对空载和待机功耗的新期待。据不完全统计，大约5%到10%的生活用电消耗在已连通交流电源但却并不使
用的电器产品的待机和空载功耗上。世界各国目前已经或正在对降低待机和空载功耗提出新的要求，但线性解
决方案无法以很高的成本效益来满足这些新要求。而采用EcoSmart技术的Li
基于线性变压器的电池充电器因其低成本一直是低功率应用的“首选解决方案”，但一种称为LinkSwitch的新型开关电源转换器IC正在挑战低功率线性充电器的主导
地位。由于LinkSwitch可以线性变压器的成本提供开关转换器性能，因此它的出现为目前主流的基于低成本线性变压器的充电器设计带来了真正的挑战。
LinkSwitch源自业界对空载和待机功耗的新期待。据不完全统计，大约5%到10%的生活用电消耗在已连通交流电源但却并不使用的电器产品的待机和空载功耗上。
世界各国目前已经或正在对降低待机和空载功耗提出新的要求，但线性解决方案无法以很高的成本效益来满足这些新要求。而采用EcoSmart技术的LinkSwitch系列产品
却能够将待机和空载功耗降至最低。因此，LinkSwitch势将成为取代线性充电器的首选解决方案。
LinkSwitch的主要特性
输出恒压/恒流(CV/CC)容差：基于LinkSwitch解决方案的所有产品系列均有±10%左右的输出电压VO变化；在电流方面，LNK-500有±25%的电流变化，LNK-
501是±20%。这些数字包括所有无源元件以及LinkSwitch器件的容差。该电流容差(±25%和±20%)基于被限制在±10%以内的变压器初级绕组的电感容差。另外，当电
路未接负载时，VO通常比满负载标称电压高出40%。这可很容易地通过一两个mA的预加载电流来抵消。
LinkSwitch解决方案
LinkSwitch电路的简单性使得你能快速完成初始设计，然后你可搭建一个原型来验证其性能。测试结果可用来对设计进行精细调整。图2给出了一个初始设计的关键
参数和初选元件值。PI Expert电源设计软件可提供一个LinkSwitch设计计算数据表。
完成一个LinkSwitch设计需要九个步骤。下面用一个5.5V/0.5A的电源为例来说明这些设计步骤。
步骤1：选择反射输出电压VOR
变压器的匝数比取决于输出电压(VOR)对变压器初级绕组的反射。在本例中，设计数据表中的缺省值设定为50 V。
步骤2：计算次级电压
计算变压器匝数比需要知道次级绕组电压。为使理想的VO电压加到负载上，必须考虑所有次级压降，这包括：次级绕组压降(VRSEC)；输出二极管压
降(VDOUT)和输出线缆压降(VRCABLE)。VRSEC和VDOUT用次级蜂值电流计算。VRCABLE由标称输出电流得出。次级蜂值电流ISEC(pk)定义为：
ISEC(pk) = IPRI(pk) × NP/NS，其中，IPRI(pk) ≈ILIM (LinkSwitch的最大漏电流)
ISEC(pk)的一个安全初估值可为4 × IO。将如下数值作为初选值：
RSEC = 0.15Ω；VDOUT = 0.7 V (肖特基)或 1.1 V (PN结二极管)；RCABLE = 0.3Ω。
VRCABLE = 500 mA × 0.3Ω = 0.15 V；VRSEC = 2A × 0.15 Ω = 0.3 V；VSEC = (VO) 5.5 V + 0.15 V + 0.3 V + 0.7 V = 6.65 V。
步骤3：计算变压器匝数比
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