CXAC85256双管正激同步整流电源方案 - 5V40A高效AC-DC转换设计

高效双管正激同步整流电源方案解析：5V/40A AC-DC转换设计

一.方案核心优势CNo嘉泰姆
本方案采用CXAC85256双管正激PWM控制芯片，实现AC 176-265V输入转DC 5V/40A输出的高效电源设计。CNo嘉泰姆
关键特性包括：CNo嘉泰姆

1.1.89.5%峰值效率：满载条件下实测效率突破传统方案瓶颈CNo嘉泰姆

1.2.<2W超低待机功耗：优于能源之星标准CNo嘉泰姆

1.3.同步整流技术：CXBD3504S驱动MOS管替代肖特基二极管，降低次级损耗CNo嘉泰姆

1.4.多重保护机制：输入欠压/输出过载/短路全保护CNo嘉泰姆
1.5.前级采用集成主动同步整流信号的双管正激 PWM 驱动芯片 CXAC85256CNo嘉泰姆
1.6.同步整流 MOS 管驱动芯片 CXBD3504SCNo嘉泰姆
1.7.恒压恒流控制芯片 CXLB73136CNo嘉泰姆
1.8.输入电压：AC 176-265 VrmsCNo嘉泰姆
1.9. 输出参数：DC 5V40ACNo嘉泰姆
2.0.静态功耗：＜2WCNo嘉泰姆
2.1.满载效率：≥89%CNo嘉泰姆

2.2.紧凑结构：190×76×23mm PCB尺寸支持高密度集成CNo嘉泰姆
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二.核心技术解析CNo嘉泰姆

2.1.双管正激拓扑创新CNo嘉泰姆

2.1.1)采用Q1/Q2双MOS管架构（P20NM60，20A/600V），对比传统单管方案：CNo嘉泰姆

2.1.2)开关管电压应力降至输入电压峰值CNo嘉泰姆

2.1.3)500V耐压MOS管实现更低导通电阻CNo嘉泰姆

2.1.4)无复位绕组设计，励磁能量通过D1/D2超快恢复二极管回馈至输入电容CNo嘉泰姆

2.2.同步整流系统CNo嘉泰姆

2.2.1)次级采用AP30H150K MOS管（150A/30V）CNo嘉泰姆

2.2.2)CXBD3504S驱动芯片配合隔离变压器T2精准控制Q3/Q4CNo嘉泰姆

2.2.3)整流损耗降低60%以上CNo嘉泰姆

2.3.智能控制核心CNo嘉泰姆

2.3.1)图表

2.3.3)代码

graph LR
A[CXLB73136采样] --> B[电压/电流反馈]
B --> C[光耦隔离传输]
C --> D[CXAC85256调占空比]
D --> E[恒压恒流输出]

三.实测性能数据CNo嘉泰姆

参数	条件	典型值
负载调整率	0-40A@220VAC	≤1.1%
电压调整率	176-265VAC@40A	0.04%
输出纹波	40A满载	100mV
工作温度	-10℃~50℃	稳定运行

3.1.效率曲线

3.2.主要参数

3.3方案原理说明

3.3.1)原理概述CNo嘉泰姆
本方案主电路采用双管正激式同步整流拓扑，相较于传统单管正激拓扑，主要有以下优点：
①主开关管 Q1，Q2 承受的电压应力仅为最大输入电压，可使用耐压为 500V 的 MOS 管，而低
耐压的 MOS 管导通内阻更小；②不需要变压器磁通复位绕组，励磁电感能量与漏感能量通过
超快恢复二极管 D1，D2 回馈至输入滤波电容 Cin，绝大部分能量得到了再利用；③次级采用
MOS 管同步整流，导通损耗大大低于肖特基二极管整流方案。
方案原理框图如图 5-1 所示，CXAC85256 控制初级 MOS 管 Q1，Q2 同时导通或关断，并发出
同步整流信号，经隔离驱动变压器 T2 和驱动芯片 CXBD3504S 控制次级整流管 Q3 和续流管 Q4。
输入能量通过主变压器 T1 传输到次级并经输出电感 L 与输出电容 Cout 滤波后得到直流输出电
压。CXLB73136 采样输出电压与输出电流，将内部误差放大器反馈信号经过光耦传输给 CXAC85256
调节 PWM 占空比，达到输出恒流与恒压的目的。初级侧 MOS 管的逐周限流由 CXAC85256 控制，次
级侧 Q3、Q4 的轻载关断功能由 CXLB73136 控制。

3.3)保护功能

3.3.1)输入欠压保护：当输入大电容上的直流电压低于 220V 时，CXAC85256 进入待机模式，关
闭 PWM 输出；当输入大电容上的直流电压大于 228V 时，CXAC85256 自动恢复工作，开
启 PWM 输出。
3.3.2)输出过载保护：当输出电流大于 45A 时，CXLB73136 内部电流环运放输出通过光耦控制
CXAC85256 关闭 PWM，如果持续过载，电源将进入间歇性打嗝模式。
3.3.3)输出短路保护：当输出 5V 短路时，CXAC85256 的 VCC 电压将会由于辅助绕组无法供电而
持续下降，内部静态电流很快泄放 VCC 电容的电压，当 VCC 引脚电压低于 8V，CXAC85256
关闭 PWM 输出，同时母线电压通过启动电阻重新对 VCC 电容进行充电，当 VCC 电容
的电压高于 16V 时，CXAC85256 重新开启 PWM 输出，如果输出一直短路，电源将进入间
歇性打嗝模式。当输出短路消除后，输出 5V 自动恢复正常

四.保护机制深度优化CNo嘉泰姆

4.1.输入欠压保护：直流母线<220V时进入待机，>228V自动恢复CNo嘉泰姆

4.2.过载保护：>45A触发打嗝模式（间歇工作）CNo嘉泰姆

4.3.短路保护：VCC电压<8V关闭PWM，>16V自恢复CNo嘉泰姆

4.4.双重防护：初级逐周限流（CXAC85256）+次级关断控制（CXLB73136）CNo嘉泰姆

五.关键器件选型CNo嘉泰姆

5.1.变压器设计CNo嘉泰姆

5.1.1)PQ3220磁芯（PC44材质）CNo嘉泰姆

5.1.2)三明治绕法：Np1(9T)→铜箔Ns(1T)→Np2(9T)CNo嘉泰姆

5.1.3)初级电感>2.3mH@10kHz，漏感<2μHCNo嘉泰姆

5.1.4)2500VAC隔离耐压CNo嘉泰姆
5.1.5)变压器图纸CNo嘉泰姆
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5.1.6)绕制详细说明CNo嘉泰姆
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