工業自動化系統,電磁閥作為執行器件,其電源可靠性至關重要。電磁閥啟動時的浪涌電流特別大,是普通負載的5-10倍,這個特性會極大影響電源設計。而且工業現場環境惡劣,電網波動大,還有可能遇到電壓驟降、浪涌等干擾。工業電磁閥控制設備的電源設計需滿足高抗沖擊性、寬電壓適應性和強電磁兼容性等核心需求。以下為專業級電源設計方案,結合INN3268C等關鍵器件實現高效可靠供電:
本設計方案采用InnoSwitch3-CP系列IC INN3268C,設計30W傳感器設備工業電源,實施后可極大簡化低壓大電流電源的開發和制造,尤其是那些采用緊湊外殼或需要滿足高效率要求的電源。該INN3268C芯片整合了多種保護功能,包括線電壓過壓和欠壓保護、輸出過壓和過電流限制,以及過溫(-40℃~150℃)關機等保護功能。
一、核心優勢:
高度集成:單芯片集成650V MOSFET、同步整流控制器、FluxLink反饋(無需光耦),簡化設計并提升可靠性;
高效節能:
滿載效率>94%(PowiGaN技術),空載功耗<30mW,包括線路感應。
支持準諧振(QR)和CCM模式切換,降低開關損耗。
寬電壓適配:85-265V AC輸入,整流橋選6A/800V(如GBU806),高壓電解電容≥100μF/400V:
二、設計方案:
設計目標:輸出平均效率大于89%。
電路原理1
1、電路輸入端采用保險絲F1隔離電路,防止部件故障電容器C1為EMI提供衰減。共模電感器L1和電容器C3C17形成一個濾波器,為共模和差分提供濾波模式噪聲。橋式整流器BR1對交流線路電壓進行整流,并提供全波輸入電容器C3和C17兩端的整流DC。
2、變壓器T1初級的一端連接到整流直流母線;另一個是連接到INN3268C(U1)內的MOSFET的漏極端子。 由二極管D1、電阻器R5和R21以及電容器C18形成的低成本RCD箝位電路限制了MOSFET瞬時關斷時U1的峰值漏極電壓。
3、INN3268C IC的次級側提供輸出電壓、輸出電流感測并驅動提供同步整流的MOSFET。由MOSFET Q3整流,并由電容器C14和C15濾波。開關瞬態期間的頻率振鈴,否則會產生輻射電磁干擾通過RC緩沖器R13和C8減小。
4、除了VOR的考慮外,降低變壓器漏電感也很重要。箝位電路上的電流儲存在漏電感中的能量被耗散,有助于降低效率。最大限度地減少泄漏。
三、環境適應性設計
1、熱設計
自然散熱:PCB覆銅面積≥5cm²(初級MOSFET下方),30W輸出時溫升<40℃;
高溫保護:芯片過溫閾值150℃,觸發自動重啟;
2、EMC與安規
絕緣強度>4000VAC,符合EN62368-1標準;
布局分離:高壓/低壓區域間距>8mm,反饋走線最短化;
3、動態響應與保護
負載突變:0%-100%負載階躍下,輸出電壓波動<±5%;
故障處理:輸出短路時進入打嗝模式,故障解除后自恢復。
以上設計通過優化變壓器參數和同步整流設計,可進一步將效率提升至90%+,滿足工業傳感器設備對電源的長壽命與低噪聲核心需求