前段時間,有人找我幫他做輸入可以同時兼容24V電池和全電壓范圍市電的電源,也就是說要求最低工作電壓20V左右,同時最高輸入電壓375V,輸出功率不大,5V/1A。前段時間比較忙,沒有接下,這幾天有空簡單設計了一下,并做出了實物,效果還算可以。
首先上洞洞板的實物圖,負載調整率、線電壓調整率都還不錯,尖峰比較大,可能和變壓器沒有加屏蔽繞組有一定關系,沒有全面測試。昨天畫了個板子,也投出去了,打算打樣出來有機會測測看。具體的設計計算過程后續慢慢講。
我打的板子回來了,但是輸出電容的尺寸畫的太小了,加上紋波電流很大,即使使用了正品的nichicon,發熱依然很嚴重,所以該貼的討論繼續圍繞這個洞洞板進行。
首先,這個超寬輸入范圍的電源面臨著以下幾個問題:
1、啟動問題。輸入范圍變化太大的情況下,使用常規的電阻啟動方法是不行的,即使能夠滿足整個輸入范圍的啟動要求,那么在高壓下必定存在電阻功耗過大的問題。好在,目前很多HV啟動的控制IC,在啟動后會關閉。然而,這類IC又有另一個問題,那就是啟動電壓一般都不會太低(四五十V的居多),因此,要滿足低至20V仍然能夠保證啟動,還要做一點文章。
2、工作模式問題。這個電路使用了反激的拓撲無需再議,但整個輸入范圍內,電路工作在何種模式呢?常規設計一般都是低壓重載下連續,高壓輕載下斷續,設計時,環路、變壓器規格等都是在低壓重載下完成的。但是這種模式在這個應用中變得不可取。首先的問題是,如此寬的輸入范圍,導致占空比變化非常大,右半平面零點的變化范圍也會非常大,環路的調整變得非常困難。此外,變化范圍過大,導致過流保護點差別也會非常大,并且無法作補償。綜合這兩點,斷續工作模式是比較適合的。
關于啟動問題,我們可以隨便選取一個定頻的帶HV啟動的PWM控制IC,我用的是NCP1271,這個IC的最低啟動電壓典型值時20V,但是最大值可能達到28V,為了保證20V下能夠啟動,我設計了一個輔助的啟動電路,如下圖:
D8是一個30V左右的齊納二極管,Q1是一個耗盡型高壓MOSFET,當輸入電壓高于D8的擊穿電壓時,Q3導通,將Q1的基極拉低,Q1的源極電壓被鉗制在Q1的閾值電壓絕對值附近,此時這部分啟動電路不為IC的Vcc Pin提供啟動電流。當輸入電壓低于D8的擊穿電壓時,Q3截止,Q1柵源電壓是跟隨的,電流通過R10、Q1、D7向Vcc端電容注入電流,IC啟動,同時D9將Q1源極電壓鉗位在一定值,已不至于損壞IC。
這個電路可能不是最簡單的方式,但實踐證明是可以使用的。對于前面提到的輸入范圍,R9、R14取到幾Meg,R10取在幾K到十幾K(具體大小和IC啟動電流有關)。
你的輸入電容將是你最大的問題,除非你是直流輸入