Aplikacje układu OB2263 w zasilaczach impulsowych

Pytanie

poszukuje aplikacji ukladu ob2263

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• OB2263 to zintegrowany kontroler PWM w trybie prądowym, przeznaczony głównie do izolowanych przetwornic flyback AC/DC o mocy do ok. 30 W.
• Typowe aplikacje to: ładowarki i adaptery 5-24 V (≈15 W), zasilacze standby (TV, monitory, AGD), sterowniki LED oraz zasilacze ogólnego przeznaczenia SMPS.
• Producent udostępnia kompletną notę aplikacyjną „15 W Adapter Module Design with OB2263”, zawierającą schemat, listę elementów (BOM) i wyniki pomiarów.

Szczegółowa analiza problemu

1. Przeznaczenie i topologia

OB2263 pracuje w izolowanej topologii flyback z kluczem MOSFET po stronie pierwotnej. Układ zapewnia:
• programowalną częstotliwość (typ. 65 kHz, pin RI),
• burst-mode przy lekkim obciążeniu (standby < 0,2 W),
• komplet zabezpieczeń: OCP (cycle-by-cycle), OLP, OVP, UVLO, TSD, Clamped Gate 18 V.

2. Typowy schemat aplikacyjny (wycinek)

          ~230 VAC
             │ EMI-filter
             ▼
           Bridge
            │ 400 V
            └─►Cbulk 47 µF/400 V
                │
     ┌──────────┴───────────────────────┐
     │           Flyback Xfmr           │
     │   NP   NS     NAux               │
     │    ║    ║       ║                │
     │   ┌╫┐  ┌╫┐    ┌╫┐                │
     │   │ │  │ │    │ │                │
     │   └╫┘  └╫┘    └╫┘                │
     └───▲│     │        │──────────────┘
         MOSFET │        │ Daux
           (D-S)▼        ▼
                Rsense  Cvcc
                │        │
           OB2263 (SENSE, VCC, FB, RI, GATE, GND)

Po stronie wtórnej: szybka dioda lub Schottky, filtr LC, dzielnik + TL431 + transoptor (sprzężenie zwrotne).

3. Kluczowe piny

• VCC (8,5–35 V) – zasilany rezystorem startowym, a następnie uzwojeniem pomocniczym.
• GATE – steruje bramką MOSFET-a (maks. 18 V).
• SENSE – pomiar prądu (Rsense ≈0,22–1 Ω); decyduje o OCP.
• FB – prąd z transoptora reguluje próg SENSE → kontrola energii na cykl.
• RI – rezystor do GND (typowo 26 kΩ → 65 kHz).

4. Algorytm pracy

1. Start-up: Rstart ładuje Cvcc do progu UVLO-ON (≈18 V).
2. Praca ciągła: z uzwojenia pomocniczego dostarczane jest VCC (≈12–20 V).
3. Sterowanie: prąd narastający w NP ograniczany jest progiem \(V_{SENSE}/R_{sense}\); układ zamyka tranzystor, energia przenosi się na NS.
4. Burst-mode: przy Iout < ~5–10 % układ wygasza impulsy, ograniczając straty.

5. Projektowanie podstawowe (dla 15 W/5 V)

1. Ustalenie \(P_{out}=15 W\), η≈85 % → \(P_{in}\approx17,6 W\).
2. Maks. prąd szczytowy pierwotny:
   \[
   I{P(pk)}=\frac{2 P{in}}{η \, V{in(min)} \, D{max}}
   \]
   (typowe \(D_{max}=0,45\)).
3. Dobór Rsense:
   \[
   R{sense}= \frac{V{SENSE(typ)}}{I{P(pk)}}\quad (V{SENSE(typ)}\approx0,83 V)
   \]
4. Transformator: \(N_{S}/N_{P} = \frac{V_{out}+V_{D}}{V_{REF}-V_{spike}}\).
5. Snubber RCD / Clamp – ograniczenie \(V_{DS}\).
6. RI→fosc; kompensacja pętli (TL431, Ccomp, Rcomp).

6. Diagnostyka i typowe usterki

• Pulsowanie („tik-tak”) – utrata pojemności Cvcc lub OLP wskutek zwarcia / słabego obciążenia.
• Zaniżone Vout – TL431, dioda wtórna, transoptor, kondensatory wyjściowe ESR.
• MOSFET uszkodzony – brak snubbera lub złe parametry Td(off) → nadmierne przepięcia.

Aktualne informacje i trendy

• Nowe wersje układu (OB2263x, OB5263) wspierają CoC V5/Tier2 (standby < 75 mW).
• Coraz częściej łączy się OB2263 z MOSFET-ami SuperJunction lub GaN E-HEMT, podnosząc sprawność powyżej 90 % przy 30 W.
• W zasilaczach USB-C PD zakres mocy 15–27 W jest dziś realizowany również przez układy HVQR flyback (np. PI InnoSwitch), co stanowi alternatywę dla OB2263.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Formuła częstotliwości:
\[
f{OSC}\,[kHz] ≈ \frac{65\,000 \cdot 10\,kΩ}{R{RI}}
\]
• Burst-mode aktywuje się, gdy prąd z pinu FB < 150 µA.
• OLP: po 64 ms przeciążenia układ latkuje na 640 ms OFF / restart.

Aspekty etyczne i prawne

• Przetwornica flyback wymaga izolacji min. 4 kV AC (Class II, SELV).
• Zgodność z IEC 62368-1, IEC 61558, IEC 61347 (LED).
• Należy spełnić normy EMI (EN 55032, CISPR 32) – filtr EMI i właściwe prowadzenie mas.

Praktyczne wskazówki

1. Stosuj rezystor startowy ≥1 MΩ/0,5 W – zmniejsza straty rozruchowe.
2. Uzwojenie pomocnicze umieść pod NP, by zminimalizować sprzężenie z NS (redukcja ripple VCC).
3. Długa masa szeroką ścieżką łączącą Rsense-GND-Cbulk-MOSFET – minimalizuje szpilki.
4. Przy >12 Vout rozważ synchroniczną prostownicę (MBR → MOSFET + SR IC) dla sprawności.
5. Testy produkcyjne: B-H skan transformatora, HiPot 3,75 kV AC/1 s, test efektywności przy 10 %, 50 % i 100 % obciążenia.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• OB2263 nie obsługuje PFC; dla zasilaczy >25 W lub wymogów EN 61000-3-2 konieczny aktywny PFC.
• Maks. moc praktyczna ograniczona przez termikę MOSFET-a i emisje EMI (~30 W).
• Przy GaN FET czas narastania bramki musi być ograniczony (Rgate >10 Ω) – brak wbudowanych funkcji slew-rate.

Sugestie dalszych badań

• Analiza efektu burst-mode na EMI (CISPR 15 LED).
• Zastosowanie OB2263 w konfiguracji QR-flyback dla wyższej sprawności (fosc dynamiczne).
• Integracja z USB-PD TID (obserwacja nowych układów OB2683 + OB1223).
• Literatura:
– „15 W Adapter Module Design with OB2263”, On-Bright, 2022.
– Ridley R., „Loop Compensation for Current-Mode Flyback”, Ridley Engineering.

Krótkie podsumowanie

OB2263 to niedrogi, popularny kontroler flyback PWM do zasilaczy ≤30 W. Dostarcza prostego w implementacji układu o niskim standby, z kompletem zabezpieczeń i bogatą dokumentacją (datasheet + nota aplikacyjna 15 W). Kluczowe aspekty projektu to prawidłowy dobór Rsense, transformatora i kompensacji pętli. Współczesne trendy skupiają się na zwiększaniu sprawności (GaN, synchroniczna prostownica) i spełnieniu rygorystycznych norm efektywności.