PI案例:超宽范围输入的开关电源电路设计

2020-06-04 01:08字体:
  

  产物中取得了广博的行使,十分是美邦PI公司斥地的TOPSwitch系列高频

  但该TOPSwitch系列的集成芯片其楷模输入电压计划为不高于275V的情状下职责,正在工业现场,电网的电压往往受用电负载的蜕变而改观,十分是负载较大时情状越发主要,此外现场境遇的滋扰尖峰也会叠加正在输入电压上一同进入电源电道,开关电源电路图讲解以致正在恶毒境遇下寻常供电的电源芯片或其它的元件极其容易损坏。恒流电源超宽界限输入的电源可正在输入80~400V的界限内寻常职责,同时也为现场恣意采用220V相电压或380V线电压,照旧一次高压互感器出来的100V电压,均可直策应用供应了容易。

  本文诈欺了TOP242N计划了一个适用的三道输出的开合电源,其输出分歧为5V/0.6A、5V/0.1A、15V/0.15A,电道道理图如图1所示。请求输入电压界限为调换80~400V,输出总功率约为6W驾驭。

  当输入电压请求为AC400V时,推敲输入时电源的动摇蜕变为±15%,则最高输入电压将到达460V驾驭,此输入电压经整流滤波后,其电压可达650V驾驭,再推敲加上输出反应的电压Uor和漏感造成的尖峰电压叠加后其最高电压将凌驾800V,而该芯片的最高电压为700V,为了保障TOP242能寻常安宁职责,正在计划前端电道时增长了一个MOS管,让MOS管与TOP242串接,并告终与TOP管同步开合来普及全体耐压。本计划采用的MOS管是IR公司的IRFBC20,其耐压为600V,导通合断功夫为几十个ns,这能够大大削减开合损耗。MOS管的通断由TOP242N左右,如此能够使MOS管和TOP242N内部的开合管时序维系相同,睹图1。

  该电道将TOP242N的极限电流创立为内部最大值,将TOP242N设为全频职责形式,开合频率为132kHz,把众效用脚M与S短接。

  反应回道的花式由输出电压的精度裁夺,本计划采用“光耦加TL431”的反应形式,做电源睹图1。它能够将输出电压的改观左右正在±1%以内,反应电压由5V输出端取样。电压反应信号通过电阻分压器R10、R11得到取样电压后,将与TL431中的2.5V基准电压举行较量并输出偏差电压,然后通过光耦转移TOP242N的左右端电流Lc,再通过转移占空比来调理输出电压使其维系褂讪。光耦的另一效力是对冷地和热地举行断绝。尖峰电压经R8、C4滤波后,可使偏置电压纵使正在负载较重时,也能维系宁静,调理电阻R10、R11可转移输出电压的巨细。

  日常应选用不妨满意高频开合的锰锌铁氧体磁心,为便于绕制,磁心样式可选用EI或EE型,变压器的初、次级绕组应相间绕制。高频变压器的计划因为要推敲洪量的彼此联系变量,于是谋划较为繁杂,为减轻计划者的职责量,PI公司为TOPSwitch开合电源的高频变压器计划制制了专用的计划软件,计划者能够容易地行使该软件计划高频变压器。

  输出整流滤波电道由整流二极管和滤波电容组成。整流二极管选用肖特基二极管可消浸损耗并打消输出电压的纹波,但肖特基二极管应加上功率较大的散热器;电容器日常应挑选低ESR等效串联阻抗的电容。为普及输出电压的滤波效率,滤除高频开合流程所发生的电压噪声和电压尖峰,开关电源实用电路图正在整流滤波症结的后面寻常应再加一级LC滤波症结。

  为了扞卫电源正在霎时高压下能寻常职责,正在电源的输入端还计划了附加的过电压扞卫要领,睹图1,即正在输入端并接了较大功率的压敏电阻,而且正在后级加上共模电感和负温度系数的热敏电阻,可有用的抑遏开机霎时的电压浪涌抨击。为制止正在开合周期内,TOP242N合断时漏感发生的尖峰电压使TOP242N损坏,电道中计划了由钳位齐纳管VD5、阻断二极管VD6构成的扞卫收集。该收集正在寻常职责时,VD5上的损耗很小;而正在启动或过载时,VD5即会控制漏极电压。

  依据以上计划格式,对采用TOP242N计划的众道输出开合电源的功能举行了测试。实测结果注脚,该电源正在调换输入60~500V时,且正在60°高温条款下,电源都能牢靠宁静职责,电源的恶果约为85%以上,纹波电压、输出电压宁静精度都正在轨则的界限内。正在EMC测试中,浪涌±4000V,急速脉冲群土4000V也能寻常职责,各项功能目标经测试均较疾意。

  如本文所述,因为正在前端计划时增长了串接的场效应管同步开合,使集成芯片TOP242的职责电压界限大大扩展,有用地普及了开合电源正在工业现场各样境遇下职责的牢靠性和便当性,适用功能强。本文的计划道理可行使正在TOPSwitch系列或其它系列的电源集成芯片的耐压扩展,有较好的行使效率。

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