【摘要】本文在對LNK500電源開關(guān)器件進(jìn)行介紹時，主要采用的是模塊化的介紹方式，詳細(xì)的敘述了LNK500電源開關(guān)器件的基本功能，并對其工作原理中電源啟動、恒定電流工作、穩(wěn)壓工作、自動重啟工作、選擇次級反饋等基本流程進(jìn)行了基本介紹，并構(gòu)建了多路輸出式開關(guān)電源電路模型圖。

【關(guān)鍵詞】LNK500；開關(guān)電源器件；功能概述

1、前言

Power Integrations 公司推出的LinkSwItch系列產(chǎn)品包含有多種開關(guān)點(diǎn)元器件，而LNK500開關(guān)電源器件只是其中一種。低功率的線性變壓器/RCC充電器以及適配器被采取了特殊設(shè)計(jì)的LinkSwitch系列產(chǎn)品所取代，其處于同等系統(tǒng)成本下的性能和能效也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于前者。LNK500開關(guān)電源器件與其它的低功率開關(guān)電源相比，有著巨大的優(yōu)勢，首先其能夠與簡易低成本的線性適配器配套使用；其次，該開關(guān)電源器件較傳統(tǒng)的電源更小、更輕。在LinkSwItch的特殊設(shè)計(jì)中，集成了一個700V的功率MOSFET管，PWM控制、高電壓啟動、電流限制和熱關(guān)斷電路集中在一起，形成了一個完整的組合。

2、LNK500開關(guān)電源器件功能概述

2.1 引腳功能

LNK500內(nèi)，CINTROL、SOURCE、DRAIN依次構(gòu)成了LNK500內(nèi)的控制端、源極、漏極三個管腳，詳情見圖1。

圖1 LNK500內(nèi)，控制端CINTROL、源級SOURCE、漏極DRAIN的分布狀態(tài)。

漏極DRAIN內(nèi)漏極的連接點(diǎn)由功率MOSFET負(fù)責(zé)，為電源器件的啟動提供內(nèi)部工作電流，并對漏極電流中的顳部電流起到限制作用。漏極DRAIN能夠連通片內(nèi)功率開關(guān)管的漏極，將漏極源的電壓控制在700v以上[1]。控制極CINTROL，具體來說指的是占空比和電流限制控制器的誤差放大器和反饋電流輸入級。在正常工作狀態(tài)下，能夠?qū)崿F(xiàn)將分流調(diào)整期與提供的內(nèi)部偏置于連接在一起[2]。并能夠連接電流輸入極所提供的旁路和自動重啟/補(bǔ)償電容。其作用主要包括4個方面：首先可以根據(jù)控制電流的IC的實(shí)際大小對占空比D進(jìn)行調(diào)節(jié)；其次，控制極能夠與內(nèi)部的并聯(lián)調(diào)整器/誤差放大器連接，提供芯片正常工作狀態(tài)所需要的電流；再次，控制端能夠?qū)㈦娫粗放c自動重啟動/補(bǔ)償電容連接在一起，并根據(jù)外接旁路電容的實(shí)際對自動重啟動的頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)；最后，補(bǔ)償控制回路電流。源極SOURCE指的是輸出MOSEFTT管源極連接到高電壓功率返回點(diǎn)，其作用在于對電路公共點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行控制。

2.2 工作原理

LNK500的工作原理一般包含有電源啟動、恒定電流工作、穩(wěn)壓工作、自動重啟工作、選擇次級反饋等基本流程。現(xiàn)本文主要對其工作原理進(jìn)行一一分析。

2.2.1電源啟動

當(dāng)該電源開關(guān)器件在電路中連通后，就會有輸入電壓通過該電源開關(guān)器件。為了滿足控制極內(nèi)部連接高壓電流源的充電需要，控制極的相應(yīng)電容就會將漏極與控制極內(nèi)部高壓電流源連接[3]。而對于源極來說，高壓電流源的限制電壓為5.6v，一旦控制極的電壓達(dá)到這個數(shù)值，高壓電流源就會被關(guān)斷，同時激活內(nèi)部的高壓電路，推動內(nèi)部MOSEFT工作。而為了彌補(bǔ)內(nèi)部芯片的損耗，就會調(diào)用儲存在相應(yīng)電容中的電荷。

2.2.2恒定電流工作

電源開關(guān)工作后會輸出電壓，并在電壓器與電壓輸出間產(chǎn)生了相應(yīng)的初級線圈。另外，也加大了通過初級線圈的反饋控制電流。當(dāng)輸出電壓與輸入電壓相等時，內(nèi)部電流就會限制輸出電壓的增加[4]。相反，如果輸出電壓增高，為了保證輸出電流時的恒定功率，就會用內(nèi)部的電流來限制輸出電壓。

2.2.3穩(wěn)壓工作

當(dāng)輸入電壓超過輸出電壓后，器件內(nèi)部的占空比也會相應(yīng)的減少。而電源所輸入的電壓決定了輸入電壓的取值，依據(jù)LinkSwItch內(nèi)部的峰值電流實(shí)現(xiàn)對占空比的控制，并將占空比控制在內(nèi)部電流的限制值內(nèi)，此時恒壓工作取代恒流工作。相關(guān)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)表明，在電源開關(guān)的典型設(shè)計(jì)中，在對輸入進(jìn)行設(shè)計(jì)時，往往將占空比30%處設(shè)計(jì)為最小電壓的轉(zhuǎn)換值。本設(shè)計(jì)中，在進(jìn)行輸入設(shè)計(jì)時，主要將占空比設(shè)置在40%左右，減輕了開關(guān)的負(fù)重，并為減少能量的消耗提供了可能。

2.3.4自動重啟工作

自動重啟的設(shè)計(jì)是為了防止電路處于開路或短路狀態(tài)時，控制極處流入過量的外部電流，進(jìn)而引起相應(yīng)電容產(chǎn)生放電。在對自動重啟工作進(jìn)行設(shè)計(jì)時主要將電容放電的值控制在4.7V，一旦電容放電達(dá)到這個數(shù)字，就會激活自動重啟裝置，及時關(guān)閉MOSEFT管，將控制電路的電流控制在低電流備用狀態(tài)當(dāng)中。此時，LinkSwItch依然能夠提供電源，且提供的電源能夠被儲存，并正常應(yīng)用到電源正常工作狀態(tài)中。

2.3.5選擇次級反饋

新型LNK500開關(guān)電源器件主要運(yùn)用光耦反饋來改進(jìn)和調(diào)整輸出電壓，見圖2。

電路中的成分會受到加入的電壓的影響，電壓反饋信號主要依靠VR1和U1LED提供。VR1的使用主要是依靠TL431，并將輸出電壓的容許偏差控制在5%左右。另外R4的出現(xiàn)提供了VR1所需要的偏壓。VR1的電壓與Y1LED所降下的電壓之間的值約等于調(diào)節(jié)的輸出電壓。在對U1/LED峰值電流進(jìn)行限制時主要用R5的低值電阻，并輸出U1/LED的紋波。

圖2為是簡單電阻分割器的反饋構(gòu)造。有R1、R3、D1、R2、C1、C2調(diào)整，對線圈的電壓信號起到濾除和平滑的作用。在R1處通過的直流電流能夠被光耦進(jìn)行有效的調(diào)整，同時，通過LinkSwitch控制極的反饋電流也能夠被很好的接收。

如果該電阻分割器處于恒流工作狀態(tài)時，電壓反饋電壓的閾值會高于輸出電壓的值。而此時，輸出電壓的值有U1和VR1共同定義，光耦不能對其起到作用。一旦出現(xiàn)這種狀況，LNK500的內(nèi)部電流限制會調(diào)整到提供一個近似恒流輸出的特性。但是，當(dāng)電壓反饋電壓的閾值符合輸出電壓的值時，光耦就會發(fā)揮其作用。U1晶體管內(nèi)電流就會受到輸出電壓的影響，若輸出電壓增加，U1晶體管內(nèi)的電流也會增加，而通過R1的反饋電壓也會相應(yīng)的增加。

3、LNK500開關(guān)電源電路的設(shè)計(jì)

LNK500開關(guān)電源器件的設(shè)計(jì)者是美國Powerint公司。在對其進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時，我們要充分的分析該器件的特性，設(shè)計(jì)出多路輸出的開關(guān)電源電路設(shè)計(jì)。在對該器件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時，可從以下七個方面入手，依次是輸入電路、濾波整流電路、變壓器、LNK500開關(guān)電源器件、光耦反饋、主輸出、輔助輸出。其理論模型圖構(gòu)建如圖3所示。

4、結(jié)束語

本文在對LNK500電源開關(guān)器件進(jìn)行介紹時，主要采用的是功能分塊化的介紹方式，詳細(xì)的敘述了LNK500電源開關(guān)器件的基本功能，并對其工作原理中電源啟動、恒定電流工作、穩(wěn)壓工作、自動重啟工作、選擇次級反饋等基本流程進(jìn)行了基本介紹。最后提出了多路輸出式開關(guān)電源電路模型圖。但是在LNK500電源開關(guān)器件系統(tǒng)功能以及各個模塊之間缺乏相應(yīng)的探討。

參考文獻(xiàn)

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