为电器供电的双电压稳压非隔离开关电源

现代电器有一系列功能主要靠微控制器和辅助电路来实现。虽然传统的铁芯变压器可以为微控制器提供与交流电源线隔离的低压电源,但把处理器的控制信号耦合到电源线路一侧的电源开关则需要另一层的电气隔离,如光耦合器或脉冲变压器。

  如果使用非隔离的交流电线路为微控制器及其辅助电路供电,设计人员就可以避免增加隔离元件的复杂性和费用。离线SMPS(开关电源)可以很方便地产生一个低电压,但是要获得多种不同电压被证明是有难度的,需要相对复杂的设计。

  作为一个备选方案,你可以使用单片SMPS控制器,如STMicroelectronics公司的Viper22A (即IC1),在88V~265V的交流线路电压范围内提供高达3.3W的双电压稳压电源(图1)。如果元件值如图所示,该电路可在输出电流为300 mA时,提供-5V±5%的输出电压;在输出电流为150 mA时,提供-12V±10%的输出电压。

  Viper22A的内部电路包括一个60kHz时钟振荡器、一个电压基准、过热保护电路和一个可以提供数瓦功率的高压功率MOSFET。虽然Viper22A采用8引脚封装,但实际工作时只需连接其中4引脚,即工作电源引脚V

  DD、反馈引脚FB,以及MOSFET的源极引脚和漏极引脚。其余的引脚,即备份源极引脚和漏极引脚,有助于向电路板散热。

  电阻器R4限制输入浪涌电流,并兼作保护熔丝;二极管D1对交流线路上的输入电压进行整流,产生约160V的直流电压供给由C1、R1、L1和C2组成的滤波器。除了具有平滑的直流波纹功能外,该滤波器还可降低电磁干扰,有助于满足欧盟标准55014 CISPR14。跨接D1两端的缓冲电容器C9有助于进一步降低传导辐射。

  储能电容器C3在MOSFET截止期间通过二极管D3获得正电荷,而在MOSFET导通期间为IC1提供VDD。D3两端的反向电压有可能达到整流的线路电压峰值与最大稳定的直流输出电压之和,所以D3要采用额定峰值反向电压为600V的快速复位二极管。

  引脚VOUT2上的电压提供反馈,使稳压环路闭合。通用PNP晶体管Q1的基极-发射极电压与D6的反向电压之和将VOUT2设置为-5V。齐纳二极管D7将 IC1反馈输入端的电压偏移到其线性范围(0~1V)内。为了避免补偿回路的高频不稳定性,应使连接陶瓷电容器C4的连线尽量短。电感器L2由TDK SRW0913型鼓形铁氧体磁芯和两个线圈构成,两线圈的匝数比确定VOUT1的输出电压。为了在VOUT1空载而VOUT2满载时保持稳压作用,要在VOUT1和公共地之间增加了一个泄流电阻器R5。


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