STEVAL - ISA143V1：12V - 150W谐振转换器的技术剖析

在电子设计领域，高效、稳定且符合标准的电源转换器一直是工程师们追求的目标。今天，我们就来深入探讨一下意法半导体（ST）推出的STEVAL - ISA143V1系统评估板，这是一款采用同步整流技术的12V - 150W谐振转换器，下面将从其关键特性、工作原理等方面进行详细介绍。

文件下载：STEVAL-ISA143V1.pdf

关键特性

性能指标

• 效率：在标称负载下，当输入电压为115VAC时，效率大于91%。在有源模式下，最小四点平均效率大于89%，在满载输出电流的10%负载下，最小效率大于79%，均符合欧洲CoC Tier 2对外部电源的要求。轻载效率也符合ErP Lot 6 Tier 2标准（在250mW时大于50%）。
• 电磁兼容性（EMI）：符合EN55022 Class - B标准，这意味着它在电磁干扰方面表现良好，能更好地适应各种电磁环境。
• 安全标准：满足EN60950安全标准，为设备的安全运行提供了保障。

输入输出参数

• 输入范围：支持90 - 264VAC的宽输入电压范围，频率为45 - 65Hz，这使得该转换器能适应不同地区的电源环境。
• 输出参数：输出电压为12V，可连续提供12.5A的电流，满足大多数中小功率设备的供电需求。

其他特性

• 低空载功耗：根据欧洲CoC Tier 2标准，空载功耗小于0.15W，有效降低了能源浪费。
• 谐波标准：电源谐波符合EN61000 - 3 - 2 Class - D或JEITA - MITI Class - D标准，减少了对电网的谐波污染。
• 电路板设计：采用双面70µm的FR - 4 PCB，混合使用PTH（通孔插装）和SMT（表面贴装）技术，并且符合RoHS标准，环保且可靠。
• 尺寸：整体尺寸为65 x 154mm，最大元件高度为28mm，结构紧凑，便于集成到各种设备中。

工作原理

系统架构

STEVAL - ISA143V1系统评估板由两个阶段组成。前端是使用L6563H的功率因数校正（PFC）级，后端是基于L6699和SRK2000的LLC谐振转换器，用于控制次级侧的同步整流MOSFET。SR驱动器和整流MOSFET安装在子板上。

各芯片功能

• L6563H：这是一个工作在过渡模式的电流模式PFC控制器，它实现了一个高压启动源，用于为转换器上电。通过PFC级的预调节，为谐振级提供400V的恒定电压。
• L6699：集成了控制谐振转换器所需的所有功能，具有50%的固定占空比，并能以可变频率工作。其LINE引脚（引脚7）用于防止谐振转换器在输入电压过低时工作，避免出现不正确的电容模式操作。当PFC输出的母线电压低于380V时，谐振启动被禁止。内部比较器具有迟滞特性，可独立设置开启和关闭电压，关闭阈值设置为300V，允许谐振级在市电电压下降和PFC输出电压下降的情况下继续工作。
• SRK2000：这是一款专门用于LLC谐振拓扑的同步整流（SR）驱动器。它通过检测MOSFET的漏极电压（通过DVS1和DVS2引脚），在相应的变压器半绕组开始导通时开启同步整流MOSFET，当电流接近零时关闭。此外，它还能自动检测轻载操作并进入睡眠模式，禁用MOSFET驱动，降低自身功耗，相比传统的SR解决方案，能在轻载时实现更大的节能效果。

变压器设计

该转换器的变压器采用集成磁路方法，包含谐振串联电感，无需额外的外部线圈进行谐振。次级绕组采用中心抽头配置。

输出电容选择

为了减小输出电容的尺寸，采用了具有极低等效串联电阻（ESR）的铝固体电容器，而不是标准的电解电容器。这样可以限制高频输出电压纹波，并且无需输出LC滤波器，减少了输出电感的功率损耗，在高输出电流应用中具有显著优势。

电路原理图与修订历史

文档中还提供了STEVAL - ISA143V1的电路原理图，方便工程师进行详细的电路分析和设计参考。同时，文档的修订历史记录了产品的更新情况，2014年1月15日首次发布，2014年5月8日增加了新功能。

注意事项

在使用STEVAL - ISA143V1时，需要注意ST公司的相关声明。ST保留对文档、产品和服务进行更改、修正、修改或改进的权利，且不另行通知。购买者需自行负责产品的选择、使用和决策，ST对产品的使用不承担任何责任。此外，该产品不适合用于安全关键应用、航空、汽车或航天领域，除非产品明确指定适用于这些行业。

你在实际设计中是否会考虑使用STEVAL - ISA143V1这样的谐振转换器呢？它的各项特性是否能满足你的项目需求？欢迎在评论区分享你的想法和经验。