前段时间,朋友找我们工作室帮他设计一款超宽电压输入的电源,输出功率不大5V/1A。因前段时间比较忙,没时间接下来这个项目;这几天有空简单设计了一下,并做出了实物,实际测试了一下,负载调整率、线电压调整率都还不错。下面分享给大家:
DC input voltage range : 20V ~ 388V
Output voltage: 5.0Vdc
Output rated current: 1000mA
首先上样板的实物图:
关于启动问题,我们设计了一个辅助的启动电路,如下图:
基本的思路是,使用一个高压MOS构成恒流源结构,启动完成后,将电流源关闭。电流源的结构对于宽范围输入时很有必要的,这可以使得电路启动时间在高低压下基本一致,而启动后关闭则大大降低了高压下的损耗。
辅助电路工作原理:
D8是一个28V左右的齐纳二极管,Q1是一个耗尽型高压MOSFET,当输入电压高于D8的击穿电压时,Q3导通,将Q1的基极拉低,Q1的源极电压被钳制在Q1的阈值电压绝对值附近,此时这部分启动电路不为IC的Vcc Pin提供启动电流。当输入电压低于D8的击穿电压时,Q3截止,Q1栅源电压是跟随的,电流通过R10、Q1、D7向Vcc端电容注入电流,IC启动,同时D9将Q1源极电压钳位在一定值,已不至于损坏IC。这个电路可能不是最简单的方式,但实践证明是可以使用的。对于前面提到的输入范围,R9、R14取到几Meg,R10取在几K到十几K(具体大小和IC启动电流有关)。
芯片方案:
IC就是万能的BCD3843,所以就不放原理图上来了,这里告诉大家,开关频率设定在40KHz,单独用了一个1N60的MOS管做成电流源启动,启动后关闭。至于其余部分的电路,和常规3843的配置没有区别。
首先看一下DC20V下的测试波形
第一个是MOS管漏极电压,满载和最低输入下,依然保持在DCM,第二个图是输出纹波,直接用地线夹测的,50mVpp以内,频率是开关频率的纹波,估计电容用好点的,还能进一步降低吧。 20VDC下,对开关管是个考验,这个5W的电源,可能要用到10A的MOSFET,得以保持较低的导通损耗,好在,3843的驱动能力还可以。输入整流桥的压力也很大,相应的电流,后续会连同变压器的设计一起给出计算方法。
275VAC下的测试波形:
满载下的栅极电压
Ton不足1uS了,但是占空比依然是稳定的
输出纹波
依然保持在50mVpp内,定频PWM的控制方式,纹波总是比较规则好看的
再看下275VAC波形@半载的情况:
Ton不足500nS了,但是依然没有发生脉冲丢失。
极端情况下的波形:100mA负载,即1/10负载。
MOS管还没完全开启就关断了!驱动依然没有发生脉冲丢失!