新型自動電壓切換集成電路STR81145

摘要：STR81145是日本東芝公司生產的新型自動電壓切換集成電路，利用它可以使電子設備在各種電環境下自動適應。文中介紹了電壓切換的必要性和自動切換的基本原理，最后給出了一個由STR81145組成的具有過壓保護的橋式/倍壓整流切換的實際電路。

關鍵詞：橋式/倍壓 自動切換 STT81145

1 引言

隨著國際貿易的不斷發展，對電子產品也提出了一些特殊的要求，最為突出的就是要求現代電子產品能自動適應不同國家和地區的電網要求（因為不同國家的交流供電電壓值不一樣，有110V，127V、220V、240V等）；從另一方面來講，有些地區的電網電壓極不穩定，嚴重時供電電壓的波動范圍可達90～270V。這就要求電子設備對于各種用電環境具有自適應能力，也就是說要求現代電子設備能夠“全天候”工作。這一要求雖有些苛刻，但在電子工程技術人員的努力下，已能得到圓滿的解決，解決這一問題的方法就是橋式/倍壓自動切換技術。

2 橋式/倍壓切換的原理

橋式/倍壓切換電路如圖1虛線內所示。圖中“K”為切換開關，若開關“K”斷工，則D1～D4組成橋式整流電路，C1和C2串聯后作為整流后的濾波電容，R1和R2為均壓電阻；若開關“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D1、D2、K流通，C1被充電；在輸入交流電的負半周，電流經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，只要設立一個電子開關“K”，就可以方便地把橋式整流電路轉變為倍壓整流電路，通常開關的轉換點以交流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。現在的問題就是要求開關“K”在145V以下輸入時自動閉合，在145V上輸入時自動斷開，這就必須對交流電壓的高低進行檢測，然后根據檢測結構對開關“K”進行自動控制。日本東芝公司生產的STR81145就是為解決這一問題而研制出的新型集成電路。

3 STR81145的內部結構

STR81145的內部結構如圖2所示，它包括電壓檢測電路、放大電路和執行開關電路三部分。圖3所示是STR81145的內部電路，被檢測的電壓從STR81145的內中電路，被檢測的電壓從STR81145的2腳和5腳輸入，當由R1、R2組成的分壓器在R2上分得的電壓足以使VDW1和VT1導通時，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通，這使得STR81145的2腳和3腳呈開路狀態。當從2、5腳得到的電壓降低到不足以使VDW1和VT1導通時，VT1和集電極電位升高，VDW2擊穿，VT3導通，在VT3集電極上形成的電壓使可控硅完全導通，STR81145的2、3腳呈短接狀態。由此可見，可控的開關狀態完全可滿足橋式/倍壓檢波過程的自動切換。

STR81145的特點如下：

●電路簡單可靠；

●可雙向控制；

●功耗低；

●高效安全；

●VDRM=±500V；

●TT（RMS）：5A

4 STR81145的應用

由STR81145組成的橋式/倍壓自動切換電路如圖4所示。輸入的交流電壓經T1、S1、T2（T1、T2為低通濾波）加到D3整流電路，同時經低通濾波后，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，同時又被用來作為檢測對象，以判別交流電壓的高低。當輸入的交流電壓低于145V時，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內部取樣放大電路的控制下，其內部的電子開關K接通（2、3腳接通），即圖4中的A、B兩點連通，這時交流正半周沿著D31→R5→C18→STR81145的3腳→內部電子開關K→STR81145的2腳回到輸入交流電壓的另一端這樣一個回路運行，這時C18兩端所充的電壓約為145伏，其極性為上正下負。當交流電壓的負半周到來之后，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。最后C18所充的電壓（145V）與C19所充的電壓（145V）串聯疊加所形成290V的輸出，供給緊隨其后的開關電源，成為開關電源的輸入電壓，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判別之后使內部電子開關斷開，2、3腳開路，等效于圖4中的A、B點斷開，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關電源。

另外必須注意：當輸入的交流電壓高于145V時，STR81145內的電子開關必須為開路狀態。因為如果STR81145的2、3腳擊穿或2、3腳內的電子開關誤接通而使整流電路工作在倍壓狀態，其倍壓后的輸出直流電壓將高達600V，如此高的電壓將會引起后面開關電源電路元件的大面積損壞同。為此在圖4的整流電路中，還設計有過壓保護電路。其中R8為過壓檢測電阻，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不導通，可控硅Q8由于得不到開啟電壓，也呈截止狀態，保護電路不動作，但是當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，D4擊穿導通，此時Q8猁觸發電壓也導通，它的導通使輸入交流電壓短路，保險絲F1熔斷，從而保護了其它元件不被損壞。

表1 STR81145的應用參數

注：打“*”者為測量時有充放電過程。

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