新型自動(dòng)電壓切換集成電路STR81145

摘要：STR81145是日本東芝公司生產(chǎn)的新型自動(dòng)電壓切換集成電路，利用它可以使電子設(shè)備在各種電環(huán)境下自動(dòng)適應(yīng)。文中介紹了電壓切換的必要性和自動(dòng)切換的基本原理，最后給出了一個(gè)由STR81145組成的具有過(guò)壓保護(hù)的橋式/倍壓整流切換的實(shí)際電路。

關(guān)鍵詞：橋式/倍壓 自動(dòng)切換 STT81145

1 引言

隨著國(guó)際貿(mào)易的不斷發(fā)展，對(duì)電子產(chǎn)品也提出了一些特殊的要求，最為突出的就是要求現(xiàn)代電子產(chǎn)品能自動(dòng)適應(yīng)不同國(guó)家和地區(qū)的電網(wǎng)要求（因?yàn)椴煌瑖?guó)家的交流供電電壓值不一樣，有110V，127V、220V、240V等）；從另一方面來(lái)講，有些地區(qū)的電網(wǎng)電壓極不穩(wěn)定，嚴(yán)重時(shí)供電電壓的波動(dòng)范圍可達(dá)90～270V。這就要求電子設(shè)備對(duì)于各種用電環(huán)境具有自適應(yīng)能力，也就是說(shuō)要求現(xiàn)代電子設(shè)備能夠“全天候”工作。這一要求雖有些苛刻，但在電子工程技術(shù)人員的努力下，已能得到圓滿的解決，解決這一問(wèn)題的方法就是橋式/倍壓自動(dòng)切換技術(shù)。

2 橋式/倍壓切換的原理

橋式/倍壓切換電路如圖1虛線內(nèi)所示。圖中“K”為切換開(kāi)關(guān)，若開(kāi)關(guān)“K”斷工，則D1～D4組成橋式整流電路，C1和C2串聯(lián)后作為整流后的濾波電容，R1和R2為均壓電阻；若開(kāi)關(guān)“K”閉合，則電路就成為倍壓整流電路，在輸入交流電的正半周，電流經(jīng)D1、D2、K流通，C1被充電；在輸入交流電的負(fù)半周，電流經(jīng)D4、C2、K流通，C2被充電。C1上所充的電壓與C2上的電壓迭加后形成2倍壓輸出。

由以上分析可知，只要設(shè)立一個(gè)電子開(kāi)關(guān)“K”，就可以方便地把橋式整流電路轉(zhuǎn)變?yōu)楸秹赫麟娐?，通常開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)換點(diǎn)以交流145V為界線。若交流電低于145V，則整流電路工作在倍壓方式；若交流電壓高于145V，則整流電流工作在橋式方式。現(xiàn)在的問(wèn)題就是要求開(kāi)關(guān)“K”在145V以下輸入時(shí)自動(dòng)閉合，在145V上輸入時(shí)自動(dòng)斷開(kāi)，這就必須對(duì)交流電壓的高低進(jìn)行檢測(cè)，然后根據(jù)檢測(cè)結(jié)構(gòu)對(duì)開(kāi)關(guān)“K”進(jìn)行自動(dòng)控制。日本東芝公司生產(chǎn)的STR81145就是為解決這一問(wèn)題而研制出的新型集成電路。

3 STR81145的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

STR81145的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示，它包括電壓檢測(cè)電路、放大電路和執(zhí)行開(kāi)關(guān)電路三部分。圖3所示是STR81145的內(nèi)部電路，被檢測(cè)的電壓從STR81145的內(nèi)中電路，被檢測(cè)的電壓從STR81145的2腳和5腳輸入，當(dāng)由R1、R2組成的分壓器在R2上分得的電壓足以使VDW1和VT1導(dǎo)通時(shí)，VT1集成極呈低電位，VDW2和VT3截止，這控硅VS4的控制端因得不到控制電壓而不能導(dǎo)通，這使得STR81145的2腳和3腳呈開(kāi)路狀態(tài)。當(dāng)從2、5腳得到的電壓降低到不足以使VDW1和VT1導(dǎo)通時(shí)，VT1和集電極電位升高，VDW2擊穿，VT3導(dǎo)通，在VT3集電極上形成的電壓使可控硅完全導(dǎo)通，STR81145的2、3腳呈短接狀態(tài)。由此可見(jiàn)，可控的開(kāi)關(guān)狀態(tài)完全可滿足橋式/倍壓檢波過(guò)程的自動(dòng)切換。

STR81145的特點(diǎn)如下：

●電路簡(jiǎn)單可靠；

●可雙向控制；

●功耗低；

●高效安全；

●VDRM=±500V；

●TT（RMS）：5A

4 STR81145的應(yīng)用

由STR81145組成的橋式/倍壓自動(dòng)切換電路如圖4所示。輸入的交流電壓經(jīng)T1、S1、T2（T1、T2為低通濾波）加到D3整流電路，同時(shí)經(jīng)低通濾波后，這一交流電壓也加到D1、D2組成的半波整流電路，并在C8兩端生成直流電壓。C8在形成的直流電壓。C8上形成的直流電壓加上STR81145的2、5腳，它既是STR81145的工作電源，同時(shí)又被用來(lái)作為檢測(cè)對(duì)象，以判別交流電壓的高低。當(dāng)輸入的交流電壓低于145V時(shí)，整流后在C8兩端形成的電壓也較低，這一電壓加至STR81145的2、5腳之間，由于2、3腳間的電壓很低，因此在STR81145內(nèi)部取樣放大電路的控制下，其內(nèi)部的電子開(kāi)關(guān)K接通（2、3腳接通），即圖4中的A、B兩點(diǎn)連通，這時(shí)交流正半周沿著D31→R5→C18→STR81145的3腳→內(nèi)部電子開(kāi)關(guān)K→STR81145的2腳回到輸入交流電壓的另一端這樣一個(gè)回路運(yùn)行，這時(shí)C18兩端所充的電壓約為145伏，其極性為上正下負(fù)。當(dāng)交流電壓的負(fù)半周到來(lái)之后，其充電回路為：STR81145的2腳→3腳→C19的正極→D32→輸入交流電壓的另一端，這一過(guò)程在C19上同樣也可充至145V的直流電壓，其極性也為上正下負(fù)。最后C18所充的電壓（145V）與C19所充的電壓（145V）串聯(lián)疊加所形成290V的輸出，供給緊隨其后的開(kāi)關(guān)電源，成為開(kāi)關(guān)電源的輸入電壓，從而完成了二倍壓整流。

若輸入的交流電壓高于145V，經(jīng)D1、D2整流后在C18上形成的直流電壓也較高，STR81145判別之后使內(nèi)部電子開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，2、3腳開(kāi)路，等效于圖4中的A、B點(diǎn)斷開(kāi)，D3與C18、C19工作在橋式整流方式。其輸出電壓（約為290V）也以同樣的路徑給后面的電路提供開(kāi)關(guān)電源。

另外必須注意：當(dāng)輸入的交流電壓高于145V時(shí)，STR81145內(nèi)的電子開(kāi)關(guān)必須為開(kāi)路狀態(tài)。因?yàn)槿绻鸖TR81145的2、3腳擊穿或2、3腳內(nèi)的電子開(kāi)關(guān)誤接通而使整流電路工作在倍壓狀態(tài)，其倍壓后的輸出直流電壓將高達(dá)600V，如此高的電壓將會(huì)引起后面開(kāi)關(guān)電源電路元件的大面積損壞同。為此在圖4的整流電路中，還設(shè)計(jì)有過(guò)壓保護(hù)電路。其中R8為過(guò)壓檢測(cè)電阻，在正常情況下，R8兩端的直流電壓低于22V，這一電壓低于D4的擊穿電壓24V，D4不導(dǎo)通，可控硅Q8由于得不到開(kāi)啟電壓，也呈截止?fàn)顟B(tài)，保護(hù)電路不動(dòng)作，但是當(dāng)整流濾波后的直流電壓高于正常值并在R8上的分壓高于22V時(shí)，D4擊穿導(dǎo)通，此時(shí)Q8猁觸發(fā)電壓也導(dǎo)通，它的導(dǎo)通使輸入交流電壓短路，保險(xiǎn)絲F1熔斷，從而保護(hù)了其它元件不被損壞。

表1 STR81145的應(yīng)用參數(shù)

注：打“*”者為測(cè)量時(shí)有充放電過(guò)程。

表1是STR81145各引腳的在路對(duì)地（5腳）電壓和開(kāi)路對(duì)地（5腳）電壓，以供參考。