STEVAL - ISA143V1：12V - 150W諧振轉換器的技術剖析

在電子設計領域，高效、穩(wěn)定且符合標準的電源轉換器一直是工程師們追求的目標。今天，我們就來深入探討一下意法半導體（ST）推出的STEVAL - ISA143V1系統(tǒng)評估板，這是一款采用同步整流技術的12V - 150W諧振轉換器，下面將從其關鍵特性、工作原理等方面進行詳細介紹。

文件下載：STEVAL-ISA143V1.pdf

關鍵特性

性能指標

• 效率：在標稱負載下，當輸入電壓為115VAC時，效率大于91%。在有源模式下，最小四點平均效率大于89%，在滿載輸出電流的10%負載下，最小效率大于79%，均符合歐洲CoC Tier 2對外部電源的要求。輕載效率也符合ErP Lot 6 Tier 2標準（在250mW時大于50%）。
• 電磁兼容性（EMI）：符合EN55022 Class - B標準，這意味著它在電磁干擾方面表現(xiàn)良好，能更好地適應各種電磁環(huán)境。
• 安全標準：滿足EN60950安全標準，為設備的安全運行提供了保障。

輸入輸出參數(shù)

• 輸入范圍：支持90 - 264VAC的寬輸入電壓范圍，頻率為45 - 65Hz，這使得該轉換器能適應不同地區(qū)的電源環(huán)境。
• 輸出參數(shù)：輸出電壓為12V，可連續(xù)提供12.5A的電流，滿足大多數(shù)中小功率設備的供電需求。

其他特性

• 低空載功耗：根據(jù)歐洲CoC Tier 2標準，空載功耗小于0.15W，有效降低了能源浪費。
• 諧波標準：電源諧波符合EN61000 - 3 - 2 Class - D或JEITA - MITI Class - D標準，減少了對電網(wǎng)的諧波污染。
• 電路板設計：采用雙面70μm的FR - 4 PCB，混合使用PTH（通孔插裝）和SMT（表面貼裝）技術，并且符合RoHS標準，環(huán)保且可靠。
• 尺寸：整體尺寸為65 x 154mm，最大元件高度為28mm，結構緊湊，便于集成到各種設備中。

工作原理

系統(tǒng)架構

STEVAL - ISA143V1系統(tǒng)評估板由兩個階段組成。前端是使用L6563H的功率因數(shù)校正（PFC）級，后端是基于L6699和SRK2000的LLC諧振轉換器，用于控制次級側的同步整流MOSFET。SR驅(qū)動器和整流MOSFET安裝在子板上。

各芯片功能

• L6563H：這是一個工作在過渡模式的電流模式PFC控制器，它實現(xiàn)了一個高壓啟動源，用于為轉換器上電。通過PFC級的預調(diào)節(jié)，為諧振級提供400V的恒定電壓。
• L6699：集成了控制諧振轉換器所需的所有功能，具有50%的固定占空比，并能以可變頻率工作。其LINE引腳（引腳7）用于防止諧振轉換器在輸入電壓過低時工作，避免出現(xiàn)不正確的電容模式操作。當PFC輸出的母線電壓低于380V時，諧振啟動被禁止。內(nèi)部比較器具有遲滯特性，可獨立設置開啟和關閉電壓，關閉閾值設置為300V，允許諧振級在市電電壓下降和PFC輸出電壓下降的情況下繼續(xù)工作。
• SRK2000：這是一款專門用于LLC諧振拓撲的同步整流（SR）驅(qū)動器。它通過檢測MOSFET的漏極電壓（通過DVS1和DVS2引腳），在相應的變壓器半繞組開始導通時開啟同步整流MOSFET，當電流接近零時關閉。此外，它還能自動檢測輕載操作并進入睡眠模式，禁用MOSFET驅(qū)動，降低自身功耗，相比傳統(tǒng)的SR解決方案，能在輕載時實現(xiàn)更大的節(jié)能效果。

變壓器設計

該轉換器的變壓器采用集成磁路方法，包含諧振串聯(lián)電感，無需額外的外部線圈進行諧振。次級繞組采用中心抽頭配置。

輸出電容選擇

為了減小輸出電容的尺寸，采用了具有極低等效串聯(lián)電阻（ESR）的鋁固體電容器，而不是標準的電解電容器。這樣可以限制高頻輸出電壓紋波，并且無需輸出LC濾波器，減少了輸出電感的功率損耗，在高輸出電流應用中具有顯著優(yōu)勢。

電路原理圖與修訂歷史

文檔中還提供了STEVAL - ISA143V1的電路原理圖，方便工程師進行詳細的電路分析和設計參考。同時，文檔的修訂歷史記錄了產(chǎn)品的更新情況，2014年1月15日首次發(fā)布，2014年5月8日增加了新功能。

注意事項

在使用STEVAL - ISA143V1時，需要注意ST公司的相關聲明。ST保留對文檔、產(chǎn)品和服務進行更改、修正、修改或改進的權利，且不另行通知。購買者需自行負責產(chǎn)品的選擇、使用和決策，ST對產(chǎn)品的使用不承擔任何責任。此外，該產(chǎn)品不適合用于安全關鍵應用、航空、汽車或航天領域，除非產(chǎn)品明確指定適用于這些行業(yè)。

你在實際設計中是否會考慮使用STEVAL - ISA143V1這樣的諧振轉換器呢？它的各項特性是否能滿足你的項目需求？歡迎在評論區(qū)分享你的想法和經(jīng)驗。