本人作为电源初学者拿不出太像样的作品,最近在研究一个号称超宽输入范围的电源,算是略有体会吧,这里拿出来和大家分享一下,希望对大家有用。
超宽输入范围有多宽,目前帮人做到的,输入电压低至20V,高至265V,当然,从测试结果看,范围应该是可以更宽的;输出为5V/1A,输出纹波暂定为小于100mVpp。基本的思路是:单端反激,电流控制模式,断续模式。把PCB打样出来的实物图放上来:
图非常清晰了,连IC和阻值都看得出来,大家都能看见,IC就是万能的UC3843,所以如果要我放一张原理图上来,大可不必了,这里告诉大家,开关频率设定在40KHz,单独用了一个1N60的MOS管做成电流源启动,启动后关闭。至于其余部分的电路,和常规3843的配置没有区别。
首先看一下DC20V下的测试波形:
第一个是MOS管漏极电压,满载和最低输入下,依然保持在DCM,第二个图是输出纹波,直接用地线夹测的,50mVpp以内,频率是开关频率的纹波,估计电容用好点的,还能进一步降低吧。
20VDC下,对开关管是个考验,这个5W的电源,可能要用到10A的MOSFET,得以保持较低的导通损耗,好在3843的驱动能力还可以。输入整流桥的压力也很大,相应的电流,后续会连同变压器的设计一起给出计算方法。
接下来上一下265VAC下的测试波形。先是满载下的栅极电压。
Ton不足1uS了,但是占空比依然是稳定的。再看输出纹波。
依然保持在50mVpp内,定频PWM的控制方式,纹波总是比较规则好看的。
这里把启动电路拿出来谈一下。基本的思路是,使用一个高压MOS构成恒流源结构,启动完成后,将电流源关闭。电流源的结构对于宽范围输入时很有必要的,这可以使得电路启动时间在高低压下基本一致,而启动后关闭则大大降低了高压下的损耗。
这个启动电路参考了ST的一个技术文档,D6的击穿电压Vz,Q2的阈值电压Vth以及R22决定了启动恒流电流的大小,这个启动电流可以表示为:Istart=(Vz-Vth)/R22。对于3843,启动电压9V,如果VCC端电容容量100uF,设定启动时间1s的话,则启动电流可以表示为:Istart=(9*100)/1=900uA。
根据上述式子可以选取Vz和R22。启动完成后,3843的Vref端输出5V电压,Q3被拉低,启动电流源关闭。在没有Vref端的IC应用中,可以通过辅助绕组实现电流源关断。
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