Зарядное устройство для мобильного телефона на микросхеме LNK520P.

Микросхема LNK520P компании Power Integrations - это микросхема для построения недорогих и высокоэффективных AC/DC импульсных источников питания. К примеру на ней можно построить зарядно-питающее устройство дaля сотового телефона.

Технические характеристики устройства:
Входное напряжение – 85 – 265 В.
Выходное напряжение – 5 В.
Выходная мощность – 2.5 Вт.
Топология – обратноходовая

Использование микросхемы LNK520 дало возможность максимально миниатюризировать схему. Кроме этого применение серии микросхем LinkSwitch компании Power Integrations позволило сделать решение в комплексе наиболее дешевым и простым в разработке.

Давайте рассмотрим особенности этого решения:
- Высокая частота преобразования (42 кГц) позволяет использовать трансформатор с меньшими габаритами, и стоимостью.
- В режиме холостого хода при входном напряжении 230 В. Благодаря встроенной системе энергопотребления EcoSmart схема потребляет <300 мВт.
- Максимально простая схема – весть источник насчитывает всего 26 компонентов.
- Максимальная нестабильность напряжения на выходе - +/- 5%.
- Дополнительные встроенные в микросхему функции – защита от короткого замыкания, от разрыва в цепи нагрузки, от перегрева микросхемы.
- КПД более 70%.

Схема зарядного устройства будет выглядеть так:

рис. 1 Схема электрическая принципиальная.

Теперь более подробно остановимся на элементах схемы:
Вставка плавкая RF1 позволяет защитить схему от короткого замыкания. Индуктивности L1 и L2 вместе с конденсаторами С1 и С2 образуют надежный и недорогой фильтр для уменьшения ЭМИ. Фазирование обмоток трансформатора Т1 и диод D7 не позволяют течь току во вторичной обмотке в то время, когда силовой MOSFET транзистор микросхемы U1 находится в открытом состоянии. При этом ток, который течет в первичной обмотке запасает энергию в сердечнике Т1. Когда силовой транзистор в U1 запирается – энергия, запасенная в T1 преобразуется в ток вторичной обмотки, который проходя через D1 заряжает емкость С7, поддерживая напряжение на выходе.
Цепочка RDC: С3, D5, R1 и R2 – ограничивает напряжение обратного хода через первичную обмотку в то время, когда силовой транзистор в микросхеме U1 запирается.
Обмотка смещения обеспечивает управление микросхемой U1 через специальную ножку C микросхемы U1 (CONTROL pin). В режиме CV ток на выходе контролируется фототранзистором оптопары U2. При запуске микросхемы и в режиме СС, когда оптопара отключена – обратную связь обеспечивает резистор R5. Диод D6 включенный в обмотку смещения выпрямляет ток, делая его пригодным для питания оптопары. Обмотка смещения вместе с дополнительной экранной обмоткой снижают уровень ЭМС.
Конденсатор С6 включен на ножку C (Control pin) микросхемы, он запасает энергию и питает микросхему при запуске. Кроме этого он определяет время перезапуска в режиме “рестарт”. Еще конденсатор служит для снятия высокочастотных шумов с ножки С и если нужно обеспечивает – затвор стабильным током управления. Напряжения падающие на VR1, R7 и на светодиоде U2 – определяют выходное напряжение схемы. Резистор R8 обеспечивает ток смещения для VR1. Выходное напряжение может быть настроено более точно путем подбора резисторов R7 и R8.

Примечание: Схемы на микросхемах LinkSwitch могут работать только в режиме “с разрывом тока основного дросселя”.

Типичное применение такой схемы: зарядные устройства для сотовых телефонов, КПК, портативных аудио устройств, адаптеры для электробритв, различные домашние маломощные источники питания.

Графические характеристики источника:

Рис.2 Нагрузочная характеристика.

Рис.3 Потребляемая мощность в отсутствии нагрузки.

Параметры трансформатора.

Материал сердечника TDK PC40 EE13, AL=185 nH/T2.
Каркас EE13, горизонтальный, 8 pin.
Параметры обмоток Первичная: 114 витков, 35 AVG.

Обмотка питания оптопары: 39 витков, 34 AVG.

Экранная обмотка: 13 витков, 2x31 AVG.

Вторичная обмотка: 12 витков, 26 AVG.

Порядок намотки (номер пина) Обмотка питания оптопары: (1-2), лента.

Первичная обмотка: (4-3), лента.

Экранная обмотка (3-не соединена), лента.

Вторичная обмотка (7-6), лента.

Индуктивность первичной обмотки. 2,40 mH
Собственный резонанс более 300 kHz

Собранная печатная плата с элементами будет выглядеть так:

 

Как мы можем видеть собранная плата вполне помещается в адаптерном корпусе.

В статье использовались материалы компании Power Integrations (www.powerint.com).

Перевел и дополнил инженер службы технической поддержки ЗАО Макро-Петербург

Бандура Геннадий. (Gennadiy.Bandura@macro-peterburg.ru)