Power Integrations LNK362, LNK364 User Manual

LNK362-364

DC

Output

Wide Range

HV DC Input

LNK362

PI-4086-081005

+

+

LinkSwitch-XT

D

S

BP

FB

DC

Output

Wide Range

HV DC Input

LNK363-364

PI-4061-081005

+

+

LinkSwitch-XT

D

S

BP

FB

®

LinkSwitch-XT 产品系列

高效率、低功率离线式开关IC

产品特色

通过性能优化实现最低的系统成本

• 采用专利技术的IC参数调整及变压器绕制技术令
LNK362实现无箝位

成本、更少的外围元件数目及更高的效率

• 完全集成的自动重启动功能用于短路及开环故障保护

• 自供电电路–省去变压器的辅助绕组及相关的偏置供

电电路元件

• 频率调制极大地降低了EMI

• 无论在PCB板上还是在封装上都保证高压漏极与其它

所有引脚之间满足高压爬电距离要求

• 外围元件数目最少的开关器件方案

优于线性变压器及RCC的出色特性

• 精确的迟滞热关断保护–自动恢复功能提高了应用

 的可靠性

• 通用输入电压范围可在全世界范围内使用

• 简单的开/关控制，无需环路补偿

• 无需偏置绕组-更简单及更低成本的变压器

• 外围元件数目很少–更高的可靠性，只需单面印刷电路

板

• 自动重启动功能在短路及开环电路故障状况下可将输

 出功率降低95%以上

• 高带宽提供快速的无过冲启动及出色的瞬态负载响应

EcoSmart®– 极高效率

• 无需任何附加元件，轻松满足全球所有的节能标准

• 在265 VAC输入时无偏置绕组状况下的空载能耗 <300 mW
(有偏置绕组时<50 mW)

• 开/关控制在极轻负载时仍可提供恒定的效率–是满

足强制性CEC的理想选择

应用

• 手机或无绳电话、PDA、数码相机、MP3或便携式音频
设备、剃须刀等使用的充电器及或适配器

• 电器、工业系统及仪表等使用的电源

详述

LinkSwitch-XT

MOSFET、振荡器、简单的开/关控制器、一个高压可切
换的电流源、频率调制器、逐个脉冲的电流限制器及热
关断电路。启动及工作时的功率直接来自于漏极引脚，
无需使用偏置绕组及相关电路。

在 一 片 IC上 包 括 了 一 个 7 0 0 V的 功 率

Clampless

™电路设计-更低的系统

a) 使用LNK362的无箝位反激式转换器

b) 使用 LNK363/4 的反激式转换器

图 1. LinkSwitch-XT的典型应用

(3)

产品

LNK362P 或 G 2.8 W 2.8 W 2.6 W 2.6 W
LNK363P 或 G 5 W 7.5 W 3.7 W 4.7 W
LNK364P 或 G 5.5 W 9 W 4 W 6 W

表

一

.注 释 : 1. 最 小 的 持 续输 出 功 率是 在 典型 的 无 风冷 密 闭
适配 器 中 、 环 境 温 度 为 50 °C的条 件 下 测 量 得 到的 。 2. 最
小 的 实 际 持 续 输 出 功 率 是 在 开 放 式 设 计 及 足 够 的 散 热 ，
环境 温 度在50 °C的条 件 下 测量得到的。 3. 封装: P: DIP-8B,

G: SMD-8B.

参考主要应用指南。

请参考订购信息。4.关于假设条件的详尽资料，请

230 VAC ±15% 85-265 VAC

适配器

输出功率表

(1)

开放式

(2)

(4)

适配器

(1)

开放式

(2)

December 2005

LNK362-364

VFB -V

TH

5.8 V

4.8 V

PI-3491-111903

FB

D

S

BP

S

S

S

P 封装 (DIP-8B)

G 封装 (SMD-8B)

8

5

7

1

4

2

3

图2.功能结构图

引脚功能描述

漏极(D)引脚:
功率MOSFET的漏极连接点。在开启及稳态工作时提供
内部操作电流。

旁路(BP)引脚:
一个 0.1 µF外部旁路电容的连接点，用于旁路内部产生的

5.8 V供电电源。如果使用一个外部偏置绕组电源，流向
BP引脚的电流不应超过1 mA。

反馈(FB)引脚:
在正常操作下，功率MOSFET的开关由此引脚控制。当
流向这个引脚的电流超过49 µA时，MOSFET开关就被
关闭。

源极(S)引脚:
这个引脚是功率MOSFET的源极连接点。它也是旁路和反
馈引脚的接地参考。

C
12/05

2

图3.引脚配置

LNK362-364

PI-4047-110205

0 5

10

0

100

200

400

500

600

300

V

DRAIN

136.5 kHz

127.5 kHz

Time (µs)

LinkSwitch-XT

LinkSwitch-XT

在一个器件上结合了一个高压功率 MOSFET

功能描述

开关及一个电源控制器。与通常的PWM(脉冲宽度调制)
控制器不同,它使用了一个简单的开/关控制器来调节输出
电压。这个控制器包括一个振荡器、反馈（检测及逻辑）
电路、5.8 V稳压器、旁路引脚欠压电路、过热保护、频率
调制、电流限流电路及前沿消隐电路，并与一个700 V的
功率MOSFET集成在一起。

LinkSwitch-XT

还包括用于自动

重启动的附加电路。

振荡器
典型的振荡器频率内部设置在132 kHz的平均水平。振荡
器生成了两个信号：最大占空比信号 (DC

) 及每个开

MAX

关周期开始的时钟信号。

振荡器的电路可产生轻微的频率调制，通常为9 kHz的峰
峰值用来降低EMI辐射。频率调制的调制频率设置在1.5
kHz的水平，目的是优化 EMI，降低其平均值及准峰值。
测量频率调制时应将示波器触发设定在漏极电压波形的下
降沿。图4的波形显示了频率调制状态。

反馈输入电路
在FB引 脚的反馈输入电路 包括了一个低阻抗 的 源极跟
随器，对于LNK362其引脚电压设置在 1.65 V，对于
LNK363/364其引脚电压设置在1.63 V。当流入到此引脚
的电流超过49 µA时,在反馈电路输出端产生了一个低逻
辑电平(禁止)。在每个周期开始时，在时钟信号的上升沿
对这一输出进行采样。如果高电平，功率MOSFET会在那
个周期导通(启用)，否则功率MOSFET仍将处于关闭状态
(禁止)。由于取样仅在每个周期的开始时进行，此周期
中随后产生的FB引脚电压或电流的变化对MOSFET状态
都不构成影响。

过热保护
热关断电路检测硅片的温度。阈值设置在142 °C并具备
75 °C的迟滞范围。当硅片温度超过这个阈值(142 °C)，功
率MOSFET关闭，直到硅片温度下降了75 °C，MOSFET才
会重新开启。

电流限制
电流限制电路检测功率MOSFET的电流。当电流超过内部
阈值(I

)时，在该周期剩余阶段会关断功率MOSFET。

LIMIT

在功率MOSFET开 启 后 ，前沿消隐电 路 会 在 短时间内
(t

)禁止电流限制比较器工作。通过设置前沿消隐时间，

LEB

可以防止由电容及整流管反向恢复时产生的电流尖峰引起
的开关脉冲的提前误关断。

自动重启动
一旦出现故障，例如在输出过载、输出短路或开环情
况下，

LinkSwitch-XT

进入自动重启动操作。每当FB引
脚电压被拉高时，一个由振荡器记时的内部记数器会
重新置位。如 果 在 40 ms内 FB引脚电压未被 拉 高 时 ，
功率MOSFET会 关 闭 800 ms。自动重启动电路使功率
MOSFET间断性的开通和关闭，直到故障排除为止。

5.8 V稳压器及6.3 V分路电压箝位
只要 MOSFET处在关闭状 态，5.8 V稳压器就会从漏极
吸 取 电 流 ， 将 连 接 到 旁 路 引 脚 的 旁 路 电 容 充 电 到
5 . 8 V 。旁路引脚是内部电源电压节点。当MOSFET导通
时，

LinkSwitch-XT

部电路的极低功耗使
流持续工作。一个0.1 µF的旁路电容就足够实现高频率的

依靠储存在旁路电容内的能量供电。内

LinkSwitch-XT

仅依靠从漏极吸收的电

图4.频率抖动

去耦及能量存储。

此外，当有电流通过一个外部的电阻提供给旁路引脚时，
芯片内部的一个6.3V分流稳压箝位电路会将旁路引脚电压
箝在6.3 V。这样就可方便地通过一个偏置绕组由外部向
器件供电，从而将空载能耗降低到50 mW以下。

旁路引脚欠压
旁路引脚欠压电路在旁路引脚电压下降到4.8 V以下时关
闭功率MOSFET。一旦旁路引脚电压下降到4.8 V之下，它
必需重新回到 5.8 V才可再次开启功率MOSFET。

12/05

C

3

LNK362-364

D

S

FB

B

P

D1

1N4005D21N4005

D5

1N4934

PI-4162-110205

D3

1N4005D41N4005

R1

3.9 k

1/8 W

R3
1 k

1/8 W

6.2 V,

322 mA

85-265

VRMS

J3

J4

J2

J1

L1

1 mH

L2

1 mH

C1

3.3 µF
400 V

CY1

100 pF

250 VAC

VR1

BZX79-

B5V1

5.1 V, 2%

T1

EE16

4

5

3

9

8

NC NC

C3

100 nF

50 V

U2

PC817A

U1

LNK362P

LinkSwitch-XT

图 5.使用LNK362的2 W通用输入电压范围CV适配器

应用范例

经整流及滤波的输入电压加在T1的初级绕组上。初级的另
一侧由集成在U1内的MOSFET驱动。由于LNK362内部电

一个 2 W CV (恒压输出) 的适配器
图5显 示 了一 个典 型 的通 用 输入 电 压范 围 、 输 出电 压

6.2 V ±7%、电流322 mA，使用LNK362的适配器电路。

流限制点的数值较低并具备严格公差，可以利用变压器初
级绕组电容对漏感引起的漏极电压尖峰进行足够的箝位，
因此无需使用初级箝位电路。

该电路使用了无箝位技术，无需初级箝位元件-既降低了
成本又简化了电路设计。

反激式变压器T1的次级由低成本及快速恢复的二极管D5整
流，并由一个低ESR电容C4滤波。VR1、R2及U2的LED上

拥有

EcoSmart

松满足所有目前及提议中的节能标准，包括加州节能委员
会（CEC）对产品平均工作效率所制定的强制性法规。

特性的

LinkSwitch-XT

产品系列令电源设计轻

的电压降决定了输出电压。当输出电压超过这一水平，电
流将流经U2的LED。当LED电流升高时，流入U1反馈引
脚的电流也随之升高，当达到关断阈值电流(~49 µA)时，
关断U1的开关周期。当满载时，几乎所有的开关周期都

AC输入经过D1到D4整流并由大容量储能电容C1及C2进行
滤波。电阻RF1是阻燃、可熔断、绕线式电阻，起到保险
丝及浪涌电流限制器的功能，同时它也连同由C1, C2, L1及

L2形成的π滤波器对差模噪音进行衰减。电阻R1抑制了由
L1及L2可能引起的振荡。

使用此简单的输入级电路，加上
制、一个小容量的Y1电容及在T1内部使用的PI
闭绕组技术，可使该设计满足传导及辐射EMI的要求并具
备大于10 dBµV的裕量。而一些适配器通常要求一个极低
的接触电流（流经CY1的交流输入频率的电流），往往低

LinkSwitch-XT

E-Shield

的频率调

™屏

于10 µA，那么使用小容量的CY1就比较重要。

将被使能;而在极轻负载时，几乎所有的开关周期都将被
关闭，使等效操作频率降低从而实现轻载的高效率及低
空载能耗。

电阻R3给VR1提供1 mA的电流,此偏置电流接近其测试
条件的水平。电阻R2可用来调节输出电压，以弥补在某
些设计中因稳压管稳压值不是理想值而造成的输出电压
偏差。因为稳压管的稳压值通常是在一个离散的电压范
围。要达到更高的输出电压精度，可使用一个电压调制
IC如TL431来替代稳压管。

C
12/05

4

LinkSwitch-XT

仅需要将一个小的陶瓷电容C3连接到旁路
引脚即可通过漏极引脚完全进行自供电。无需在变压器
上使用辅助绕组。

主要应用指南

LinkSwitch-XT

输出功率表
数据手册中最大输出功率表（表1）所给出的实际最大连
续输出功率，是在如下假设的条件下获得：

1. 85 VAC输入时，DC最小输入电压是90 V或更高，或者

当230 VAC输入或115 VAC输入并使用倍压整流时，最
小DC电压是240V或更高。对于AC输入设计，输入电
容值的选择应足够以满足这些设计准则。

2. 使用一个快速的PN二极管作为次级6 V输出整流。

3. 假设效率是70%。

4. 只是恒电压输出（无次级恒流电路）。

5. 非连续模式操作 (KP >1)。

6. 使用了初级箝位 (RCD 或 Zener)。

7. 器件安装在电路板上，其源极引脚焊接到PCB板足够大

的铜铂区域上，以使源极引脚温度保持或低于100 °C。

8. 对于敞开式设计的环境温度是50 °C，适配器设计的壳

体内温度是60 °C。

当KP值小于1时，KP是初级电流纹波部分与峰值部分的比
率。KP高于数值1时,KP是初级MOSFET关闭时间与次级
二级管导通时间的比率。由于有如下所述的对磁通密度的
要求，一个典型的
优点是可使用低成本的快速（而非超快速）输出二极管，
同时可以降低EMI。

无箝位

设计
无箝位设计完全依赖漏极节点电容来控制漏感引起的峰值
漏极-源极电压。因此最大AC输入电压、反射电压VOR的
数值、漏感能量(是漏感和初级峰值电流的函数)、以及初
级绕组电容决定了峰值漏极电压。与具备外部电压箝位的
设计相比，在没有任何功率耗散元件作为外部电压箝位的
情况下，较长时间的漏感振荡会导致EMI升高。

设计考量

LinkSwitch-XT

设计通常是不连续的，

LNK362-364

2.

对于输出功率小于或等于2 W的设计，初级绕组应采用
双层绕制的结构以确保初级匝间电容在25 pF到50 pF的
足够大范围内。

3. 对于输出功率小于等于2.5 W大于2 W的设计，应在变
压器中增加一个偏置绕组并使用普通恢复时间的整流
二极管，作为箝位功能使用。从偏置绕组电容连接一
个电阻到旁路引脚，可以从外部向器件供电。这样的
设计禁止了内部高压电流源的操作，降低了器件本身
功耗及电源空载功耗。

4. 对于输出功率大于2.5 W的设计，无箝位设计不可行，
需要使用外部RCD或Zener箝位电路。

5. 必须保证在最差高输入电压情况下，峰值漏极电压低
于内部MOSFET的BV
从而为设计留有裕量。

对于110 VAC单输入电压的设计，也可能采用LINK363来
实现较高功率的无箝位设计。但增强的漏电感振荡可能
会损害EMI的性能。

**VOR是在次级二极管导通期间输出电压与二极管正向导

通压降之和，通过变压器的变比反射到初级绕组上的电
压。直流总线电压、漏感尖峰电压以及VOR决定了峰值漏
极电压。

噪音
在

LinkSwitch-XT

中使用的丢导通周期模式能使变压器产生
音频噪音。为抑制噪音，应将变压器的峰值磁芯磁通密度
设计在低于1500高斯(150 mT)之下。按照这样的变压器设
计并使用标准的浸漆变压器制造技术，就能够消除噪音。
不要使用真空浸渍的变压器，因为真空浸渍变压器其初级
电容会增大从而导致更多的损耗。更高的磁通密度也是可
行的，然而必须仔细对变压器噪音进行评估,最好在设计
批准前使用批量生产中的变压器样品进行测试。

在箝位电路中使用象Z5U介质的陶瓷电容同样可能会产生
噪音。在这种情况下，尝试使用其他不同介质材料或结构
的电容，例如薄膜型电容。

规格，理想状况是低于650 V，

DSS

对于一个通用输入电压范围的设计或230 VAC输入的无箝
位设计，请参考如下建议：

1. 无箝位设计仅适用于输出功率小于或等于2.5 W，使用
LNK362并且反射电压VOR**≤ 90 V。

12/05

C

5