1.4 W非隔离降压转换器EP48设计解析

在电子设备的电源设计中，高效、低成本且性能稳定的电源方案一直是工程师们追求的目标。今天我们来深入探讨一款由Power Integrations推出的1.4 W非隔离降压转换器——EP48，它采用了LNK304P（LinkSwitch® -TN）芯片，为我们提供了一个不错的电源设计参考。

文件下载：DAK-48A.pdf

一、产品概述

1. 规格与应用

EP48的输入电压范围为85 - 265 VAC，输出为12 V、120 mA、1.44 W。它适用于多种场景，如房间空调、白色家电、LED照明等需要非隔离电源的应用。

2. 特点总结

• 低成本与少元件：仅需16个组件，大大降低了成本和电路板空间。
• 无需光耦：简化了电路设计，减少了元件数量和成本。
• 高输出电流：相较于“无功降压”型电源，能提供更高的输出电流。
• 高效率：在全输入电压范围内效率可达69%。
• 低功耗：0.5 W负载时输入功率小于1 W，空载功耗小于0.2 W（265 VAC）。
• 全面保护：具备开环故障、输出过载、短路和热过载保护功能。
• 低EMI与浪涌：低成本输入级满足EMI和浪涌要求。

二、电路设计分析

1. 输入级与EMI滤波

输入级由熔断电阻RF1、二极管D3和D4、电容C4和C5以及电感L2组成。使用两个二极管不仅能将浪涌承受能力提高到2 kV，还能提供EMI门控功能，减少中性线上的传导EMI。RF1是一个阻燃、可熔断的绕线电阻，它能限制整流器的浪涌电流，提供差模噪声衰减，并在其他元件短路时充当输入保险丝。

2. LinkSwitch - TN芯片

LinkSwitch - TN将700 V功率MOSFET和控制电路集成到一个低成本IC中。内部固定开关频率为66 kHz，使用标准1 mH电感可输出高达120 mA的电流。该芯片采用类似TinySwitch的ON/OFF控制方案，通过跳过开关周期来实现输出调节。在故障情况下，如输出过载、短路或开环，芯片会进入自动重启模式。

3. 输出整流

在U1导通期间，电流在L1中上升并同时输送到负载；在关断期间，电感电流通过续流二极管D1流入C2并输送到负载。D1应选择超快二极管（trr ≤ 50 ns），电容C2应具有足够的纹波电流额定值。

4. 输出反馈

通过D1和C2对L1上的电压进行整流和滤波，C3上的电压跟踪输出电压。通过R1和R3对C3上的电压进行分压，并连接到U1的FB引脚，以提供反馈信号。通过调整R1和R3的值，可以使FB引脚在额定输出电压下达到1.65 V，满足输出电压的公差要求。

5. 低于最小漏极电压规格的操作

在某些异常情况下，如输入电压降至30 VAC以下的欠压情况，漏极电压可能会低于50 V的最小规格。为避免输出电压超出可接受范围，可在输出端预加载5 mA或使用适当的齐纳二极管进行钳位。

三、性能测试

1. 效率

在室温、60 Hz输入频率下，测试了不同输入电压和输出电流下的效率。结果显示，随着输出电流的增加，效率逐渐提高，在全负载时达到较高水平。

2. 空载输入功率

空载输入功率随着输入电压的增加而略有增加，但始终保持在较低水平，体现了该电源的低功耗特性。

3. 调节性能

• 负载调节：在室温下，输出电压随着负载电流的增加而略有下降，但仍能保持在规定的公差范围内。
• 线路调节：在全负载下，输出电压随着输入电压的变化而变化较小，表明电源具有良好的线路调节能力。

  4. 热性能

  通过在关键组件上放置热电偶，并将设备置于热室中进行测试。结果显示，在85 °C的环境温度下，关键组件的温度上升在可接受范围内，表明该电源具有良好的热性能。

  5. 波形测试

  对源电压和电流、输出电压启动过程、负载瞬态响应和输出纹波进行了测试。波形测试结果显示，电源在正常运行和启动过程中表现稳定，负载瞬态响应迅速，输出纹波较小。

  6. 传导EMI

  测试结果表明，该电源在不同输入电压和负载条件下的传导EMI均满足EN55022 B标准，且具有一定的余量。

四、总结与思考

EP48非隔离降压转换器以其低成本、高效率和良好的性能，为电子工程师提供了一个优秀的电源设计方案。在实际应用中，我们可以根据具体需求对电路进行适当调整和优化。例如，在高温环境下，可以选择trr ≤ 35 ns的二极管以提高性能。同时，在测试过程中，由于输出与输入没有电气隔离，应使用隔离变压器提供交流输入，以确保测试安全。

你是否在电源设计中遇到过类似的挑战？你对这款转换器的性能有何看法？欢迎在评论区分享你的经验和见解。