常用電源設(shè)計(jì)技巧

　　六 選擇好的整流二極管可以簡(jiǎn)化AC/DC轉(zhuǎn)換器中的EMI濾波器電路并降低其成本

　　該電路可以簡(jiǎn)化AC/DC轉(zhuǎn)換器中的EMI濾波器電路并降低其成本。

　　要使AC/DC電源符合EMI標(biāo)準(zhǔn)，就需要使用大量的EMI濾波器器件，例如X電容和Y電容。AC/DC電源的標(biāo)準(zhǔn)輸入電路都包括一個(gè)橋式整流器，用于對(duì)輸入電壓進(jìn)行整流（通常為50-60 Hz）。由于這是低頻AC輸入電壓，因此可以使用如1N400X系列二極管等標(biāo)準(zhǔn)二極管，另一個(gè)原因是這些二極管的價(jià)格是最便宜的。

　　這些濾波器器件用于降低電源產(chǎn)生的EMI，以便符合已發(fā)布的EMI限制。然而，由于用來(lái)記錄EMI的測(cè)量只在150 kHz時(shí)才開(kāi)始，而AC線電壓頻率只有50或60 Hz，因此橋式整流器中使用的標(biāo)準(zhǔn)二極管的反向恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，且通常與EMI產(chǎn)生沒(méi)有直接關(guān)系。

　　然而，過(guò)去的輸入濾波電路中有時(shí)會(huì)包括一些與橋式整流器并聯(lián)的電容，用來(lái)抑制低頻輸入電壓整流所造成的任何高頻波形。

　　如果在橋式整流器中使用快速恢復(fù)二極管，就無(wú)需使用這些電容了。當(dāng)這些二極管之間的電壓開(kāi)始反向時(shí)，它們的恢復(fù)速度非常快（參見(jiàn)圖2）。這樣通過(guò)降低隨后的高頻關(guān)斷急變以及EMI，可以降低AC輸入線中的雜散線路電感激勵(lì)。由于2個(gè)二極管可以在每半個(gè)周期中實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通，因此4個(gè)二極管中只需要2個(gè)是快速恢復(fù)類(lèi)型即可。同樣，在每半個(gè)周期進(jìn)行導(dǎo)通的兩個(gè)二極管中，只需要其中一個(gè)二極管具有快速恢復(fù)特性即可。

在AC輸入端使用橋式整流器的SMPS的典型輸入級(jí)

輸入電壓和電流波形顯示了反向恢復(fù)結(jié)束時(shí)的二極管急變

　　七 浮動(dòng)恒流源允許超寬范圍的輸入電壓

　　對(duì)Power Integrations的多數(shù)產(chǎn)品而言，數(shù)據(jù)手冊(cè)中限制的用于確保正常啟動(dòng)和起作用的最小漏極電壓為50 V。但是，如果通過(guò)外部電源向旁路引腳饋電，則芯片可接收外部供電，且即使在較低的輸入電壓下也可啟動(dòng)和工作。

功率控制器的浮動(dòng)恒流源電路

　　上圖所示的啟動(dòng)電路為浮動(dòng)恒流源，它為整個(gè)輸入電壓范圍內(nèi)的TinySwitch-III的旁路(BP)引腳提供大約600 μA的恒流。

　　恒流值由R2 和VR1確定：

　　該電路源自基本的單晶體管電流源。該電路采用了一個(gè)齊納二極管，為Q2 (NPN)的基極引出端設(shè)置參考電壓，并以此對(duì)流經(jīng)電阻R2的固定電壓進(jìn)行編程，從而設(shè)置恒流值。然而，鑒于輸入電源范圍的異常寬廣性，參考齊納二極管的偏置電流在很大范圍內(nèi)會(huì)有所差異。這將導(dǎo)致功率耗散增加及編程的恒流發(fā)生偏移。

　　要克服上述難題，需要由其他的電流源（由Q1 (PNP)與R1形成）提供偏置電流。將等同于VBE的恒壓強(qiáng)加于R1，這樣可為整個(gè)工作范圍內(nèi)的參考齊納二極管提供偏置電流補(bǔ)償。

　　晶體管Q2以較低輸入電壓提供恒流，而Q1則以較高的輸入電壓提供恒流。圖2顯示了電流流經(jīng)Q1和Q2時(shí)的模擬結(jié)果。輸入電壓達(dá)到大約50 VDC時(shí)，Q2將提供恒流。輸入電壓達(dá)到50 VDC及以上時(shí)，經(jīng)過(guò)Q2的電流將減弱，而經(jīng)過(guò)Q1的電流則呈線性增加。輸入電壓達(dá)到最大值375 VDC時(shí)，則主要由Q1提供恒流。

　　R3用于限制整個(gè)電路在輸入電壓最大時(shí)的輸入電流。

　　超過(guò)輸入電壓時(shí)的晶體管電流與總的旁路(BP)引腳電流

　　非線性電流由于齊納二極管VR1的非線性活動(dòng)而上升。輸入電壓大約為60 VDC時(shí)，齊納二極管開(kāi)始有電壓。

　　八 用軟啟動(dòng)禁止低成本輸出來(lái)遏制電流尖峰

　　為滿足嚴(yán)格的待機(jī)功耗規(guī)范要求，一些多路輸出電源被設(shè)計(jì)為在待機(jī)信號(hào)為活動(dòng)狀態(tài)時(shí)斷開(kāi)輸出連接。通常情況下，通過(guò)關(guān)閉串聯(lián)旁路雙極晶體管(BJT)或MOSFET即可實(shí)現(xiàn)上述目的。對(duì)于低電流輸出，如果在設(shè)計(jì)電源變壓器時(shí)充分考慮到晶體管的額外壓降情況，則BJT可成為MOSFET的合適替代品，且成本更為低廉。

　　圖1所示為簡(jiǎn)單的BJT串聯(lián)旁路開(kāi)關(guān)，電壓為12 V，輸出電流強(qiáng)度為100 mA，并帶有一超大電容(CLOAD)。晶體管Q1為串聯(lián)旁路元件，由Q2根據(jù)待機(jī)信號(hào)的狀態(tài)來(lái)控制其開(kāi)關(guān)。電阻R1的值是額定的，這樣可確保Q1有足夠的基值電流在最小Beta和最大的輸出電流下以飽和的狀態(tài)工作。PI建議額外添加一個(gè)電容器(Cnew)，用以調(diào)節(jié)導(dǎo)通時(shí)的瞬態(tài)電流。如果不添加Cnew，Q1在導(dǎo)通后即迅速進(jìn)入電容性負(fù)載，并因而產(chǎn)生較大的電流尖峰。為調(diào)節(jié)該瞬態(tài)尖峰，需要增加Q1的容量，這便導(dǎo)致了成本的增加。

　　用作Q1額外“密勒電容”的Cnew可以消除電流尖峰。該額外電容可限制Q1集電極的dv/dt值。dv/dt值越小，流入Cload的充電電流就越少。為Cnew指定電容值，使得Q1的理想輸出dv/dt值與Cnew值相乘等于流入R1的電流。

　　簡(jiǎn)單的軟啟動(dòng)電路可以禁止待機(jī)時(shí)的電源輸出，同時(shí)消除導(dǎo)通時(shí)的電流尖峰，因此，可利用小型晶體管(Q1)來(lái)保持低成本。