EVLVIP27H - 12SB演示板：寬范圍輸入單輸出電源設(shè)計解析

在電子設(shè)備的電源設(shè)計領(lǐng)域，寬范圍輸入、低待機功耗且具備多種保護功能的電源模塊一直是工程師們追求的目標。今天，我們就來深入剖析一下EVLVIP27H - 12SB演示板，看看它在實際應(yīng)用中的表現(xiàn)和設(shè)計亮點。

文件下載：EVLVIP27H-12SB.pdf

1. 應(yīng)用背景與設(shè)計目的

在諸如LCD或等離子電視、臺式電腦等設(shè)備中，電源通常包含主電源和輔助電源兩個模塊。主電源在設(shè)備關(guān)機或待機時關(guān)閉，而輔助電源則在待機模式下仍為設(shè)備的特定部分（如USB端口、遠程接收器或調(diào)制解調(diào)器）供電。為了滿足節(jié)能要求，在空載或輕載條件下，輔助電源的輸入功率需要盡可能低。EVLVIP27H - 12SB演示板正是為了滿足這一需求而設(shè)計的，它不僅能適應(yīng)90 - 265V的寬范圍輸入，還針對低待機功耗進行了優(yōu)化。

2. 演示板詳細介紹

2.1 電氣規(guī)格

從這些規(guī)格可以看出，該演示板能夠適應(yīng)較寬的輸入電壓范圍，輸出電壓穩(wěn)定，并且對紋波有一定的控制要求。

2.2 原理圖與物料清單

原理圖展示了演示板的電路結(jié)構(gòu)，而物料清單則詳細列出了各個元件的信息。例如，使用了Fairchild/Vishay的DF06M橋堆二極管、STMicroelectronics的VIPER27HN離線開關(guān)穩(wěn)壓器等。這些元件的選擇直接影響著演示板的性能和穩(wěn)定性。

2.3 變壓器

變壓器是電源模塊中的關(guān)鍵元件之一。該演示板使用的變壓器由Würth Elektronik生產(chǎn)，型號為750871012。其主要特性包括：

• 初級電感：900 μH ±10 %（在10 kHz 0.1 V下測量）
• 漏電感：25 μH max（在100 kHz 0.1 V下，初級和次級繞組短路時測量）
• 初級到次級匝數(shù)比：14.75 ±1 %（在10 kHz 0.1 V下測量）
• 初級到輔助匝數(shù)比：5.36 ±1 %（在10 kHz 0.1 V下測量）
• 絕緣：4 kV（初級到次級）

變壓器的這些特性對于電源的效率、功率傳輸和安全性都有著重要的影響。

3. 測試結(jié)果分析

3.1 典型波形

通過測量不同輸入電壓（90V、115V、230V、265V）和滿載（2.2A）條件下的漏極電流和電壓波形，我們可以了解到該轉(zhuǎn)換器在連續(xù)導通模式（CCM）下的工作情況。CCM模式有助于降低初級側(cè)功率開關(guān)、變壓器初級繞組、次級側(cè)輸出二極管和輸出電容中的均方根電流值，從而減少功率損耗和元件應(yīng)力。

3.2 調(diào)節(jié)精度與輸出電壓紋波

在不同的線路和負載條件下測量輸出電壓，結(jié)果顯示輸出電壓受線路條件影響較小，受負載條件影響也僅為10mV的差異。同時，對輸出電壓紋波進行了測量，實際測量值約為20mV，遠低于電氣規(guī)格中規(guī)定的50mV最大值。這表明該演示板在輸出電壓的穩(wěn)定性和紋波控制方面表現(xiàn)出色。

3.3 效率測試

按照ENERGY STAR?的主動模式測試效率方法，在不同負載（滿載、75%、50%、25%）和不同輸入電壓下測量了轉(zhuǎn)換器的效率。測試結(jié)果表明，該演示板的效率在不同條件下都表現(xiàn)良好，并且在主動模式下的效率均高于ENERGY STAR要求的最小值。

3.4 輕載性能

3.4.1 空載條件

在空載條件下，測量了不同輸入電壓下的輸入功率和平均開關(guān)頻率。結(jié)果顯示，轉(zhuǎn)換器在空載時始終工作在突發(fā)模式，平均開關(guān)頻率大幅降低。同時，啟用欠壓保護時，由于電阻分壓器的存在，輸入功率會有所增加，但對平均開關(guān)頻率影響不大。

3.4.2 低負載條件

在30mW、50mW、100mW和200mW的低負載條件下，分別測試了啟用和禁用欠壓保護時的輸入功率、效率等參數(shù)。結(jié)果表明，隨著負載的增加，效率逐漸提高，而欠壓保護的啟用會在一定程度上影響效率。

3.5 保護功能測試

3.5.1 過載保護

VIPer27具備過載和輸出短路保護功能。當負載功率需求超過轉(zhuǎn)換器的功率能力時，反饋引腳電壓上升，達到一定閾值后，轉(zhuǎn)換器會停止工作，直到VDD電壓重新滿足條件。在輸出短路時，系統(tǒng)會進入自動重啟模式，平均功率吞吐量非常低，從而保護設(shè)備安全。

3.5.2 次級繞組短路保護

VIPer27具有兩級過流保護。當次級繞組短路時，第一級過流限制會限制最大可輸出功率，第二級過流保護在檢測到過流時會使設(shè)備進入警告狀態(tài)，若再次超過閾值則停止工作，需要重啟VDD電壓才能重新啟用。

3.5.3 輸出過壓保護

通過監(jiān)測輔助繞組的電壓，當CONT引腳電壓超過OVP閾值時，轉(zhuǎn)換器會停止工作。通過選擇合適的電阻分壓器，可以設(shè)置保護觸發(fā)的輸出電壓值。測試結(jié)果顯示，除空載條件外，輸出過壓保護的觸發(fā)電壓受負載和線路的影響較小。

3.5.4 欠壓保護

欠壓保護通過內(nèi)部比較器實現(xiàn)，當BR引腳電壓低于內(nèi)部參考電壓時，PWM被禁用。通過設(shè)置外部電阻分壓器，可以分別設(shè)置輸入電壓的開啟和關(guān)閉閾值。該保護功能可以避免在輸入電壓過低時轉(zhuǎn)換器過熱，并防止在設(shè)備拔下電源時出現(xiàn)錯誤重啟的情況。

4. 總結(jié)

EVLVIP27H - 12SB演示板是一款性能出色的電源模塊，適用于多種應(yīng)用場景，如外部適配器或消費設(shè)備的輔助電源。它在輕載條件下具有極低的輸入功率，效率表現(xiàn)也滿足ENERGY STAR的要求。同時，多種保護功能的設(shè)計確保了設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性。對于電子工程師來說，這款演示板提供了一個很好的參考范例，在實際設(shè)計中可以借鑒其設(shè)計思路和測試方法，以滿足不同應(yīng)用的需求。

你在實際設(shè)計中是否也遇到過類似的電源設(shè)計問題呢？你對這款演示板的哪些方面比較感興趣？歡迎在評論區(qū)留言討論。