OCP8159A隔离50W高功因电源解决方案
特点：
l 变压器无需特殊绕制，轻松应对EMI
l SOP-8 封装，芯片自带PWM调光功能端
l 采用原边反馈技术，无需次级反馈电路
l 主动功率因数矫正(PF>0.9)
l 支持AC85V~265V 全电压范围输入
l ±3%的恒流精度, 3%的负载调整率
l LED输出开路保护和短路保护
l 总元件数少，成本低。
测试设备
AC电源：UI2010智能电参数测试仪
示波器：Tektronix TDS3014B
万用表：Fluke 17B
1. 设计规格
1.1 输入规格
n 输入电压： 85Vac~265Vac
n 输入频率： 47Hz~63Hz
1.2 输出规格
n 输出电压： 26V~40V
n 输出电流： 1250mA
2. 评估结果
2.1 电气性能测试结果
n 效率： >87% (220Vac, 50Hz)
线性调整率： ±3%(85Vac~265Vac)
负载调整率： ±3%(220Vac，Vo：26V~40V)
2.2 保护功能测试结果
n 开路保护 OK
n 短路保护 OK
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3. 样机资料
3.1 原理图
3.2 材料表
| 序号 | 物料名称 | 封装 | 型号 | 规格参数 | 位号 | 用量 | 单位 |
| 1 | 贴片电阻 | 4.3K-5%-0.25W | R1 | 1 | Pcs | ||
| 2 | 300K-5%-0.25W | R6，R7，R8 | 3 | Pcs | |||
| 3 | 10R-1%-0.25W | R5 | 1 | Pcs | |||
| 4 | 51K-5%-0.25W | R12,R21 | 2 | Pcs | |||
| 5 | 51R-5%-0.25W | R13,R14 | 2 | Pcs | |||
| 6 | 150K-5%-0.25W | R2A,R3A | 2 | Pcs | |||
| 7 | 0R-5%-0.25W | R22 | 1 | Pcs | |||
| 8 | 0.39R-1%-0.25W | RCS1 | 1 | Pcs | |||
| 9 | 0.30R-1%-0.25W | RCS2 | 1 | Pcs | |||
| 10 | 0.47R-1%-0.25W | RCS3 | 1 | Pcs | |||
| 11 | 0.47R-1%-0.25W | RCS4 | 1 | Pcs | |||
| 12 | 0805 | 47R-1%-0.125W | R4 | 1 | Pcs | ||
| 13 | 22R-1%-0.125W | R11 | 1 | Pcs | |||
| 14 | 220K-1%-0.25W | R9 | 1 | Pcs | |||
| 15 | 47K-1%-0.125W | R10 | 1 | Pcs | |||
| 16 | 10K-1%-0.125W | R15 | 1 | Pcs | |||
| 17 | 贴片电容 | 0805 | 1uF-25V-X7R | C6 | 1 | Pcs | |
| 18 | 1nF-1000V-X7R | C4 | 1 | Pcs | |||
| 19 | 470PF-1000V-X7R | C8 | 0 | Pcs | |||
| 20 | 贴片二极管 | SMA | M7 | 1A-1000V | D1,D2 | 2 | Pcs |
| 21 | MOS管 | TO-220 | 10N65 | 10A-650V | Q1 | 1 | Pcs |
| 22 | 薄膜电容 | Φ10 | 0.1uF-400V | C1A | 1 | Pcs | |
| 23 | Φ15 | 0.47uF-400V | C1 | 1 | Pcs | ||
| 24 | 电解电容 | 5*12 | 22uF-50V | C3 | 1 | Pcs | |
| 25 | 10*20 | 470uF-50V | C9,C10,C11 | 3 | Pcs | ||
| 26 | 安规电容 | Φ10 | 0.1uF-275VAC | CX1 | 1 | Pcs | |
| 27 | Y电容 | Φ10 | 2.2nF-Y1 | Y1,Y1A | 2 | Pcs | |
| 28 | 压敏电阻 | Φ5 | 07D471 | VAR-Φ5-470V | VR1 | 1 | Pcs |
| 29 | 保险丝 | 3*10 | 1A-250V | F1 | 1 | Pcs | |
| 30 | 插件二极管 | TO-220H | MBR20200F | 20A-200V | D3 | 1 | Pcs |
| 31 | 插件整流桥 | RS-4 | RS407 | 4A-1000V | DB1 | 1 | Pcs |
| 32 | 工字电感 | 10*12 | 800uH | L1 | 1 | Pcs | |
| 33 | 共模电感 | UU10.5 | 33mH | T3 | 1 | Pcs | |
| 34 | 共模电感 | 6*9 | 550uH | T2 | 1 | Pcs | |
| 35 | 变压器 | PQ2620 | 0.38mH | T1 | 1 | Pcs | |
| 36 | 芯片 | SOP-8L | 0CP8159A | U1 | 1 | Pcs | |
| 37 | PCB板 | FR-4 | OCP8159A-50W | PCB | 1 | Pcs |
3.3.1 变压器参数
PQ2620立式 L=0.38mH
| 序号 | 绕组 | 起末端 | 线径 | 线型选择 | 圈数 | 绝缘层胶带 |
| 1 | N1（初级） | 4-5 | 8×0.15mm | 漆包线 | 24Ts | 2Ts |
| 2 | N2（次级） | 10-9 | 2×0.45mm | 三层绝缘线 | 12Ts | 2Ts |
| 3 | N3（初级） | 5-6 | 8×0.15mm | 漆包线 | 12Ts | 2Ts |
| 4 | N4（辅助） | 1-3 | 0.25 mm | 漆包线 | 4Ts | 2Ts |
3.3.2 变压器设计
1. 变压器参数设置
OCP8159A工作在电流临界模式，当MOS管导通的时候，流过电感的电流开始从零上升，电感储能，当MOS关断时变压器向次级传输能量，电感释能。
流过电感的峰值电流： Ipk=2*√2*Irms/Duty=2*√2*Pin/(Vinrms* Duty) (Duty为占空比)
电感感量根据系统工作频率、占空比、输入电压和电感峰值电流按照以下公式选择：
变压器电感量: Lp= Vinmax*Duty/(Ipk*F)
IC在输入电压一定的情况下Ton是不变的，所以在整个包络电压中，F为峰值电压时对应的最低频率，通常设置范围：20KHz ~ 60KHz之间。
电感初级圈数： Np=Lp*Ipk/(Bmax*Ae)
电感圈比： n= Vinmax*Duty/((Vo+Vf)*(1-Duty)) (Vo为输出电压，Vf为次级整流二极管管压降)
电感次级圈数：Ns=Np/n
辅助绕组 Na=Ns*Vcc/Vo
2.启动电阻参数设置
启动前，芯片需要20uA的启动电流，只要通过启动电阻Rst的电流大于20uA，电源VCC处电压就会升高，当其升高到启动电压16V(典型值)后，芯片开始工作。
启动电阻 Rst<(Vbuckmin-Vcc)/20uA
启动电阻过大会使开机速度变慢，过小增加损耗影响整机效率
4. 详细测试数据
4.1 效率
| 输入电压（V） | 效率（%） | ||||
| 输出26.8V | 输出29.6V | 输出32.5V | 输出35.5V | 输出38.5V | |
| 85 | 88.17 | 88.40 | 88.23 | 87.46 | 87.63 |
| 100 | 88.90 | 89.16 | 88.98 | 89.11 | 88.51 |
| 110 | 89.42 | 89.57 | 89.58 | 89.80 | 89.65 |
| 132 | 90.57 | 90.40 | 90.56 | 90.58 | 90.22 |
| 176 | 90.56 | 90.83 | 91.08 | 91.04 | 91.09 |
| 220 | 90.28 | 90.68 | 91.00 | 90.97 | 90.93 |
| 265 | 89.75 | 90.22 | 90.37 | 90.60 | 90.44 |
4.2 PF随输入电压变化
| PF | |||||
| 输入电压（V） | 输出26.8V | 输出29.6V | 输出32.5V | 输出35.5V | 输出38.5V |
| 85 | 0.994 | 0.993 | 0.996 | 0.997 | 0.998 |
| 100 | 0.992 | 0.993 | 0.994 | 0.999 | 0.996 |
| 110 | 0.990 | 0.991 | 0.993 | 0.993 | 0.994 |
| 132 | 0.984 | 0.987 | 0.988 | 0.990 | 0.993 |
| 176 | 0.973 | 0.972 | 0.976 | 0.978 | 0.977 |
| 220 | 0.933 | 0.941 | 0.952 | 0.957 | 0.963 |
| 265 | 0.905 | 0.914 | 0.925 | 0.930 | 0.938 |
4.3 输出电流
| 输出电流（mA） | 负载调整率 | ||||||
| 输出电压V | 26.8 | 29.6 | 32.5 | 35.5 | 38.5 | ||
| 输入电压V | |||||||
| 85 | 1.296 | 1.294 | 1.292 | 1.29 | 1.287 | ±0.33% | |
| 100 | 1.297 | 1.293 | 1.29 | 1.287 | 1.283 | ±0.54% | |
| 110 | 1.294 | 1.29 | 1.287 | 1.285 | 1.281 | ±0.51% | |
| 132 | 1.301 | 1.294 | 1.289 | 1.285 | 1.281 | ±0.85% | |
| 176 | 1.313 | 1.305 | 1.296 | 1.293 | 1.285 | ±1.12% | |
| 220 | 1.331 | 1.325 | 1.315 | 1.308 | 1.301 | ±1.14% | |
| 265 | 1.339 | 1.331 | 1.316 | 1.31 | 1.302 | ±1.47% | |
| 线性调整率 | 2.84% | 2.71% | 2.23% | 1.93% | 1.63% | ||
5. 可靠性测试
5.1 短路保护
短路保护测试OK
| 输入电压 | 输入功率 | 波形测试 |
| 100V | 0W | (c) |
| 220V | 0.3W | (d) |
5.2 开路保护
开路保护测试OK
| 输入电压 | 输入功率 | 波形测试 |
| 100V | 0W | (a) |
| 220V | 0.3W | (b) |
5.3 温升测试
测试条件：输入电压 /100VAC ;负载输出40V-1.25A(元器件本体表面温度)
测试结果：
|
|
|
|||||||
|
输出整流管 | MOSFET | 变压器磁芯 | 变压器线包 | |||||
| OCP8159A | MBR20200F | 10N65 | PQ2620 | PQ2620 | |||||
| 30分钟后 | 21 | 36.5 | 53.3 | 52.8 | 53.2 | 55 | |||
| 60分钟后 | 22 | 41.4 | 62.4 | 62.6 | 59.2 | 67 | |||
|
19.4 | 40.4 | 40.6 | 37.2 | 45 | ||||
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6. 重要波形记录
6.1 100Vac满载(40V-1.25A)启动波形，CH1(VCC波形),CH2(MOS 漏极电压波形)
6.2.1 100V开路保护时，CH1(输出电压波形)
6.2.2 220V开路保护时，CH1(输出电压波形)
6.3.1 100V短路保护时，CH1(COM电压波形), CH2(MOS电压波形)
6.3.2 220V短路保护时，CH1(COM电压波形), CH2(MOS电压波形)
6.4 265Vac满载(40V-1.25A)工作时，内置MOSFET漏极电压波形
6.5 265Vac满载(40V-1.25A)工作时，输出整流管反向电压波形
6.6.1 100Vac正常满载(40V-1.25A)工作波形，CH1(CS电压波形), CH2(MOS电压波形)
6.6.2 220Vac正常满载(40V-1.25A)工作波形，CH1(CS电压波形), CH2(MOS电压波形)
6.6.3 220Vac正常满载(40V-1.25A)工作波形，CH1(输出电压波形)
6.6.4 220Vac正常满载(40V-1.25A)工作波形，CH4(输出电流波形)
7. EMI测试波形
7.1 220ac传导测试波形
7.2 220ac辐射CDN波形
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