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換效率高的特點已在電子產品中得到了廣泛的應用，特別是美國PI公司開發的TOPSwitch系列高頻開關電源集成芯片的出現，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，在工業現場，電網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，另外現場環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的范圍內正常工作，同時也為現場任意采用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。