為電器供電的雙電壓穩(wěn)壓非隔離開關(guān)電源

現(xiàn)代電器有一系列功能主要靠微控制器和輔助電路來實現(xiàn)。雖然傳統(tǒng)的鐵芯變壓器可以為微控制器提供與交流電源線隔離的低壓電源,但把處理器的控制信號耦合到電源線路一側(cè)的電源開關(guān)則需要另一層的電氣隔離,如光耦合器或脈沖變壓器。

  如果使用非隔離的交流電線路為微控制器及其輔助電路供電,設(shè)計人員就可以避免增加隔離元件的復(fù)雜性和費用。離線SMPS(開關(guān)電源)可以很方便地產(chǎn)生一個低電壓,但是要獲得多種不同電壓被證明是有難度的,需要相對復(fù)雜的設(shè)計。

  作為一個備選方案,你可以使用單片SMPS控制器,如STMicroelectronics公司的Viper22A (即IC1),在88V~265V的交流線路電壓范圍內(nèi)提供高達3.3W的雙電壓穩(wěn)壓電源(圖1)。如果元件值如圖所示,該電路可在輸出電流為300 mA時,提供-5V±5%的輸出電壓;在輸出電流為150 mA時,提供-12V±10%的輸出電壓。

  Viper22A的內(nèi)部電路包括一個60kHz時鐘振蕩器、一個電壓基準、過熱保護電路和一個可以提供數(shù)瓦功率的高壓功率MOSFET。雖然Viper22A采用8引腳封裝,但實際工作時只需連接其中4引腳,即工作電源引腳V

  DD、反饋引腳FB,以及MOSFET的源極引腳和漏極引腳。其余的引腳,即備份源極引腳和漏極引腳,有助于向電路板散熱。

  電阻器R4限制輸入浪涌電流,并兼作保護熔絲;二極管D1對交流線路上的輸入電壓進行整流,產(chǎn)生約160V的直流電壓供給由C1、R1、L1和C2組成的濾波器。除了具有平滑的直流波紋功能外,該濾波器還可降低電磁干擾,有助于滿足歐盟標準55014 CISPR14。跨接D1兩端的緩沖電容器C9有助于進一步降低傳導(dǎo)輻射。

  儲能電容器C3在MOSFET截止期間通過二極管D3獲得正電荷,而在MOSFET導(dǎo)通期間為IC1提供VDD。D3兩端的反向電壓有可能達到整流的線路電壓峰值與最大穩(wěn)定的直流輸出電壓之和,所以D3要采用額定峰值反向電壓為600V的快速復(fù)位二極管。

  引腳VOUT2上的電壓提供反饋,使穩(wěn)壓環(huán)路閉合。通用PNP晶體管Q1的基極-發(fā)射極電壓與D6的反向電壓之和將VOUT2設(shè)置為-5V。齊納二極管D7將 IC1反饋輸入端的電壓偏移到其線性范圍(0~1V)內(nèi)。為了避免補償回路的高頻不穩(wěn)定性,應(yīng)使連接陶瓷電容器C4的連線盡量短。電感器L2由TDK SRW0913型鼓形鐵氧體磁芯和兩個線圈構(gòu)成,兩線圈的匝數(shù)比確定VOUT1的輸出電壓。為了在VOUT1空載而VOUT2滿載時保持穩(wěn)壓作用,要在VOUT1和公共地之間增加了一個泄流電阻器R5。


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