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使用TL431分流穩壓器限制高交流輸入電壓

2012-03-30
關鍵詞: TL431 分流穩壓器

  SMPS中,電路箝住輸入交流電壓到功率MOSFET工作的安全等級。

  大多數隔離、離線的SMPS(開關型能量供給),包括回掃、前進和共鳴,必須在有效值90到260V的輸入電壓下工作。一些情況甚至使用有效值400V±10%的線電壓,導致器件電壓等級的提升,增加了全部設計費用。使用輸入限制電路,可以在不損害供電器件的前提下,增加輸入電壓到有效值440V。

  圖1中電路限制或箝住大于有效值260V的輸入交流電壓到功率MOSFET工作的安全等級。電路使用MOSFET Q1,如100Hz開關分流穩壓器IC1 TL431CZ,通過分壓的R2和R4設置箝位高壓等級。電路使用圖中所示器件值。箝位輸出電壓為直流360V,輸入電壓為有效值260V,最大輸入電壓為有效值440V。經測試電路消耗功率5到10W。

  輸入電壓小于有效值260V,點C小于2.5V,,IC1閉合,最小關閉狀態陰極電流下降。齊納二極管D2到15V崩塌,確保Q1的穩定狀態。這個操作是Q1在輸入電壓小于有效值260V的正常狀態。從而,在這些電壓等級,電路作為容性負載C3下的標準全橋整流器工作。

  有效值

  260V或更大的輸入電壓時,點C大于2.5V,IC1打開,D2電流換向且降低。門源電壓Q1降到約2V,Q1關閉。現在,即使D1橋整流二極管處于正向偏壓,也沒有電流流到電荷泵電容C3。整流輸入交流電壓大于通過C3電壓,但是Q1關閉,回路中斷,沒有電流流過。從而,由于沒有合適的放電電流,C3上輸出直流電壓得到限制。

  整流交流輸入電壓開始減少時,其最終到點C的2.5V極限水平,Q1再次打開。但由于整流橋二極管反向偏置,沒有電流流動;整流輸入交流電壓小于通過C3的電壓。這個電壓由輸出功率等級決定的速度減小。最終,當整流橋二極管變為前向偏置時,電壓和整流輸入交流電壓在同一水平。Q1仍然打開;因此,放電電流開始流動。瞬間跟隨,通過Q1和D1引導。短放電脈沖補充能量損耗,增加電壓到限制等級。當輸入電壓高于有效值260V時,Q1再次閉合,重復整個過程。

  Q1消耗能量少。每個開關周期,MOSFET只閉合450 µs,導致此高電壓限制電路高效率??梢允褂盟鳛閹TMicroelectronics SuperMesh MOSFET STP4NK50Z的MOSFET開關。其有TO-220封裝,但也可以使用Dpak封裝節省空間,因為MOSFET不是一個消耗電壓限制器。當50/60Hz整流二極管前置偏置,通過Q1的電流中斷。電流中斷引起漏源電壓。依照EN 55022 B級,使用峰值和均值檢測,箝位電路通過管理EMI(電磁干擾)測試。1-mH, 0.2A阻塞,L1和L2抑制EMI。通過D1橋的整流管,220-nF, 440V交流電容C1為簡單的緩沖器元件。

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