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一款超宽输入范围电源的设计

前段时间,有人找我帮他做输入可以同时兼容24V电池和全电压范围市电的电源,也就是说要求最低工作电压20V左右,同时最高输入电压375V,输出功率不大,5V/1A。前段时间比较忙,没有接下,这几天有空简单设计了一下,并做出了实物,效果还算可以。

首先上洞洞板的实物图,负载调整率、线电压调整率都还不错,尖峰比较大,可能和变压器没有加屏蔽绕组有一定关系,没有全面测试。昨天画了个板子,也投出去了,打算打样出来有机会测测看。具体的设计计算过程后续慢慢讲。

 

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2013-12-27 16:16
插楼插楼。。。。
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2013-12-27 19:06

板子看起来不复杂的样子,不知道用的什么IC

顶一下,坐等下集

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2013-12-27 20:09
d
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2014-01-13 15:08

我打的板子回来了,但是输出电容的尺寸画的太小了,加上纹波电流很大,即使使用了正品的nichicon,发热依然很严重,所以该贴的讨论继续围绕这个洞洞板进行。

首先,这个超宽输入范围的电源面临着以下几个问题:

1、启动问题。输入范围变化太大的情况下,使用常规的电阻启动方法是不行的,即使能够满足整个输入范围的启动要求,那么在高压下必定存在电阻功耗过大的问题。好在,目前很多HV启动的控制IC,在启动后会关闭。然而,这类IC又有另一个问题,那就是启动电压一般都不会太低(四五十V的居多),因此,要满足低至20V仍然能够保证启动,还要做一点文章。

2、工作模式问题。这个电路使用了反激的拓扑无需再议,但整个输入范围内,电路工作在何种模式呢?常规设计一般都是低压重载下连续,高压轻载下断续,设计时,环路、变压器规格等都是在低压重载下完成的。但是这种模式在这个应用中变得不可取。首先的问题是,如此宽的输入范围,导致占空比变化非常大,右半平面零点的变化范围也会非常大,环路的调整变得非常困难。此外,变化范围过大,导致过流保护点差别也会非常大,并且无法作补偿。综合这两点,断续工作模式是比较适合的。

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2014-01-13 15:29
@rj44444
我打的板子回来了,但是输出电容的尺寸画的太小了,加上纹波电流很大,即使使用了正品的nichicon,发热依然很严重,所以该贴的讨论继续围绕这个洞洞板进行。首先,这个超宽输入范围的电源面临着以下几个问题:1、启动问题。输入范围变化太大的情况下,使用常规的电阻启动方法是不行的,即使能够满足整个输入范围的启动要求,那么在高压下必定存在电阻功耗过大的问题。好在,目前很多HV启动的控制IC,在启动后会关闭。然而,这类IC又有另一个问题,那就是启动电压一般都不会太低(四五十V的居多),因此,要满足低至20V仍然能够保证启动,还要做一点文章。2、工作模式问题。这个电路使用了反激的拓扑无需再议,但整个输入范围内,电路工作在何种模式呢?常规设计一般都是低压重载下连续,高压轻载下断续,设计时,环路、变压器规格等都是在低压重载下完成的。但是这种模式在这个应用中变得不可取。首先的问题是,如此宽的输入范围,导致占空比变化非常大,右半平面零点的变化范围也会非常大,环路的调整变得非常困难。此外,变化范围过大,导致过流保护点差别也会非常大,并且无法作补偿。综合这两点,断续工作模式是比较适合的。

关于启动问题,我们可以随便选取一个定频的带HV启动的PWM控制IC,我用的是NCP1271,这个IC的最低启动电压典型值时20V,但是最大值可能达到28V,为了保证20V下能够启动,我设计了一个辅助的启动电路,如下图:

D8是一个30V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)。

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zvszcs
LV.12
7
2014-01-13 15:58
@rj44444
关于启动问题,我们可以随便选取一个定频的带HV启动的PWM控制IC,我用的是NCP1271,这个IC的最低启动电压典型值时20V,但是最大值可能达到28V,为了保证20V下能够启动,我设计了一个辅助的启动电路,如下图:[图片]D8是一个30V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VccPin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)。

你的输入电容将是你最大的问题,除非你是直流输入

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zvszcs
LV.12
8
2014-01-13 15:59
@zvszcs
你的输入电容将是你最大的问题,除非你是直流输入
DCM最为合适,最合适的芯片是PI的,典型电压型
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zvszcs
LV.12
9
2014-01-13 16:00
@zvszcs
DCM最为合适,最合适的芯片是PI的,典型电压型
采用UA级启动电流的芯片,启动就没有太多顾虑了
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2014-01-13 16:03
@zvszcs
你的输入电容将是你最大的问题,除非你是直流输入
输入电容肯定不能满足AC低压,那是不现实的。电压控制模式确实是好的选择,不过PI的片子内置功率管,低压下,不得不大幅度降额使用
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2014-01-13 16:08
@zvszcs
采用UA级启动电流的芯片,启动就没有太多顾虑了

司令说的是,算了下,假设15V下IC启动,启动电流20uA,允许电阻用到200K以上,不过担心这样在低压下启动会很慢

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2017-02-18 22:11
@rj44444
输入电容肯定不能满足AC低压,那是不现实的。电压控制模式确实是好的选择,不过PI的片子内置功率管,低压下,不得不大幅度降额使用
咱回事,断片了?没更了啊,结果呢,版主
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LPQQQ
LV.5
13
2017-02-20 17:26
@纵横风云
咱回事,断片了?没更了啊,结果呢,版主
接下来呀。
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2017-05-21 20:35
这是个好东东啊,不知现在什么情况了?
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