超寬范圍輸入的開關電源電路設計

0 引言
開關電源基于自身的體積小巧和轉(zhuǎn)換效率高的特點已在電子產(chǎn)品中得到了廣泛的應用，特別是美國PI公司開發(fā)的TOPSwitch系列高頻開關電源集成芯片的出現(xiàn)，使電路設計更為標準成熟、簡潔便捷。但該TOPSwitch系列的集成芯片其典型輸入電壓設計為不高于275V的情況下工作，在工業(yè)現(xiàn)場，電網(wǎng)的電壓往往受用電負載的變化而變動，特別是負載較大時情況尤其嚴重，另外現(xiàn)場環(huán)境的干擾尖峰也會疊加在輸入電壓上一起進入電源電路，致使在惡劣環(huán)境下正常供電的電源芯片或其它的元件極其容易損壞。超寬范圍輸入的電源可在輸入80～400V的范圍內(nèi)正常工作，同時也為現(xiàn)場任意采用220V相電壓或380V線電壓，還是一次高壓互感器出來的100V電壓，均可直接使用提供了方便。

3基于TOP242N的多路實用開關電源的設計
本文利用了TOP242N設計了一個實用的三路輸出的開關電源，其輸出分別為5 V／0．6A、5V／0．1 A、15V／0．15A，電路原理圖如圖1所示。要求輸入電壓范圍為交流80～400V，輸出總功率約為6W左右。

1)前端電路設計
當輸入電壓要求為AC400V時，考慮輸入時電源的波動變化為±15％，則最高輸入電壓將達到460V左右，此輸入電壓經(jīng)整流濾波后，其電壓可達650V左右，再考慮加上輸出反饋的電壓Uor和漏感形成的尖峰電壓疊加后其最高電壓將超過800V，而該芯片的最高電壓為700V，為了保證TOP242能正常安全工作，在設計前端電路時增加了一個MOS管，讓MOS管與TOP242串接，并實現(xiàn)與TOP管同步開關來提高整體耐壓。本設計采用的MOS管是IR公司的IRFBC20，其耐壓為600V，導通關斷時間為幾十個ns，這可以大大減少開關損耗。MOS管的通斷由TOP242N控制，這樣可以使MOS管和TOP242N內(nèi)部的開關管時序保持一致，見圖1。
2)外圍控制電路設計
該電路將TOP242N的極限電流設置為內(nèi)部最大值，將TOP242N設為全頻工作方式，開關頻率為1 32kHz，把多功能腳M與S短接。