Power Integrations的LinkSwitch?-XT2SR LNK3771D芯片是一款非隔離反激變換開關IC，最大程度的實現了寬工作電壓、寬工作環境、超低待機功耗，并采用最少的元件實現高性能下的高度集成。
能夠在更低的啟動電壓85V下穩定工作，環境工作溫度高達50℃，額定工作電壓下5mW的空載損耗，滿負荷效率相對于傳統的Buck降壓型線路更高，尤其在低壓5V輸出時效率仍能達到87%，而且能夠在53x23mm的PCB上完全實現這樣的功能，想一想也會覺得很有些難度。
正面主要是被動元件，其中反激變換變壓器在哪里都是顯眼包，然后是擠在一起的大號電容，其他元件就沒有了。然后是反面，這時就是主角LinkSwitch?-XT2SR LNK3771D，以及幾個功率元件如橋堆和同步整流的N-MOSFET管，通過尺子刻度對比，就知道這個有多緊湊了。而常見的散熱設計，在設計中絕對是一個難題，如散熱片等都沒有出現，說明功耗控制得很好。3.1 LinkSwitch?-XT2SR LNK3771D芯片介紹LNK3771D屬于PI LinkSwitch?-XT2SR 系列芯片，實現非隔離反激變換的電源設計。關鍵特性包括，- 內置集成LDO，給主控內核供電，這個LDO還可以向外供電；- 封裝方面，源漏極間具有更寬的爬電間距，而內部集成的是耐壓可達725V的MOSFET這次評測的開發板編號是DER-963的設計方案，基于LinkSwitch?-XT2SR LNK3771D芯片，輸出5V/5W的高度集成設計方案。本設計方案的規范參數如下：輸入電壓范圍：85 VAC 至265 VAC；
輸出功率：5V/5W；
帶SR驅動，內置3.3 V LDO (uVCC)；
滿負荷下效率不小于87%；
在最大電壓265V下的空載損耗低于5mW；
工作環境溫度高達50℃；
可以自恢復的熱過載保護。
電路方案如下：
從左到右，第一部分是交流輸入回路。高壓工頻50Hz/60Hz的交流輸入，經整流橋整流后變為高壓直流，隨后是簡單的π型濾波器，用于抑制EMI噪聲。這個是一個很常見的標準設計。不過，在很多低成本設計方案中，會把浪涌抑制的壓敏電阻RV1省掉，并且濾波回路用”L”型濾波再減少一個電容器。但這樣做，對于某些有嚴苛雷擊測試要求的應用，輸入整流橋面臨過壓損壞的風險，因而建議大家考慮降低成本時還是要考慮電源的安全性。
第二部分，是包含反激變壓器的反激變換回路，按照反激變換的邏輯，通過變壓器一次側蓄能-釋放的循環，在二次側實現穩定的恒定電壓輸出。電壓控制通過反饋引腳的電壓信號，通過控制PWM信號的占空比，實現穩定的恒壓輸出。而PI的這款IC采用的是其獨有的“開/關”控制方式，控制器功耗更低，進而可以實現極高的待機效率和極低的空載功耗特性。我們評測的板子上使用的是LNK3771D型號的IC，它是一種適合非隔離電源應用的反激變換IC。只有漏極是高壓引腳，處于IC封裝的角落部分。其他均為控制用的低壓引腳。由于是適用于非隔離電源的應用，因而在內部并沒有其他隔離措施。
第三部分是低壓輸出側，以SR驅動FET的Q1為核心的，接有降低紋波的輸出濾波電容及進一步降低高頻尖峰電壓的二級LC(L2-C8)濾波回路。R4和C6組成緩沖回路，用于衰減Q1關斷后兩端呈現的振蕩電壓。因為LinkSwitch?-XT2SR的綜合優化能力，使得PCB可以實現如下尺寸精簡的設計。具體PCB設計如下圖：同樣，這個標準設計還提供了簡單的變壓器設計結構。畢竟，變壓器是整個方案當中最需要定制設計和優化的非標器件。在這個DER-963設計方案里面，包括繞組匝數的選擇以及具體的變壓器設計參數如下，一次側初級繞組感量為3005uH，初次級繞組間的變比為169T/12T，一次側采用#35AWG的漆包線繞制，二次側采用雙股的#27AWG漆包線并繞。從整體布置來看，以變壓器為界分別布置高壓側元件和低壓側元件，能夠保持足夠的安全間距，在同一電壓等級的區域，元件盡可能緊湊布局。但這樣導致連接測試端子的空間狹窄，普通鱷魚夾都不能伸進去，實測時需要引出。下圖是負載電流調整到0.175A時的顯示，其中4.9882V顯示的是不包括引出線的電壓，引線電阻帶來的壓降是0.012V，引線綜合電阻0.69Ω，所以，引線電阻不能忽略。使用的高壓變換設備是0~300V自耦變壓器調壓器， 配合一個勝利470型電能計量表計，可以直接讀出電流，電壓，功率因數等數據。負載采用可調直流電子負載，以及具有電壓電流和紋波直接測試能力的USB綜合測試儀。接下來的測試就是在這個環境下完成的。根據LinkSwitch?-XT2SR芯片的參數，這個開發板的標準工況包括，在標準市電220V交流電供電下，空載測量輸出端子的輸出電壓為5.01V。調整調壓器，電壓變換從60V~270V，輸出電壓均為5.01V。根據手冊說明，這時的空載損耗是小于5mW，連接勝利470電能計量表，最小輸出精度是0.1W，交流電流測量精度0.1mA，這時的讀數都為0mA和0W，受測量設備條件的限制，無法測量出這么小的功率數值。經計算，空載損耗5mW對應的額定電流低至25uA，通用萬用表交流電流最低檔量程2mA，也不能準確測量這個數值。這個空載功耗相當低，能最大程度降低電源的待機損耗。本測試分別在輕載(輸出電流0.1A)和額定電流輸出(輸出電流1A)兩種情況下，分別測試隨著調壓器的調整，高壓側輸入電壓變化，低壓側電壓的輸出值。接下來額定電流1A輸出時的電壓范圍內測試結果如下：綜合看起來，負載較低時，開發板最低啟動電壓約為54V，滿載1A時，最低啟動電壓約為60V，但受限于輸入電壓的規格，無法輸出額定功率也是正常的。所以技術參數中最低工作電壓85V是有保證的。在滿載時，低壓側輸出電壓值略低于5.00V，隨著高壓側交流輸入電壓降低，輸出電壓降低的數值比較明顯，但仍然可以保持在1%的波動范圍內。采用恒流電子負載，在額定輸出電流范圍內，調整負載的電流，測量輸出電壓的變化。這次測量稍微調整一下連接方式，首先直流輸出端用短粗的導線直接連接電子負載，輸出電壓采用萬用表電壓檔測量。同時，因為調壓器的空載損耗6.18W/63mA，容易影響測量精度，所以把勝利470型電能計量表連接到調壓器的輸出側，實測其穩定工作的最低電壓是135V，所以本部分測試的是在高壓輸入電壓135V和230V兩檔電壓下，電源輸出電壓隨負載變化的趨勢。連接如下：首先保持高壓側輸入電壓135V(AC 50Hz)不變，調整負載電流，測量如下：然后調整高壓側輸入電壓230V(AC 50Hz)不變，調整負載電流，測量結果如下：通過上述測量，可以看出隨著負載的增大，輸出直流電壓略有降低，電壓穩定性很好。根據這次測試能夠看出，LinkSwitch?-XT2SR LNK3771D確實能夠在額定規范的范圍內穩定輸出，并保持電壓恒定，待機功耗低，轉換效率高，散熱管理好，非常適合在工作環境比較惡劣的情況下，包括工業產品，提供一個高效的集成電源解決方案。
