Счетчики электроэнергии, системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC) и мощное оборудование, работающее от трехфазной сети, представляют собой проблему для разработчиков источников питания, поскольку номинальное входное напряжение может достигать 540 В переменного тока. Сложность возрастает, если источник питания должен работать в широком диапазоне переменных входных напряжений от 100 до 540 В. Вариантов конструкций множество, и конечная стоимость системы может значительно различаться в зависимости от выбранного варианта. Существует множество компонентов для источников питания с входным напряжением до 240 В переменного тока. Однако источники питания с высоким входным напряжением все еще остаются неосвоенной нишей для многих полупроводниковых компаний.
 |
|
| Рисунок 1. | Схема прерывателя снижает напряжение шины питания до уровня менее 400 В DC. |
В схеме источника питания на Рисунке 1 используется входной прерыватель, позволяющий ограничить входное напряжение для мощного обратноходового каскада так, чтобы оно составляло менее 400 В. Такое напряжение дает возможность использовать стандартную методику проектирования обратноходового каскада. По сравнению с преобладающими источниками питания с высокими входными напряжениями входной прерыватель обеспечивает множество преимуществ.
В отличие от стандартного обратноходового преобразователя, эта схема исключает необходимость в высоковольтном коммутирующем MOSFET, что позволяет использовать недорогие и широко доступные MOSFET. Более того, общие коммутационные потери в источнике питания резко уменьшаются при снижении напряжения шины. В схеме можно использовать трансформаторы меньшего размера и меньшей стоимости благодаря снижению требований к длинам путей утечки.
Пониженное напряжение шины в этой схеме устраняет необходимость в многоярусном включении транзисторов и в двух или более высоковольтных конденсаторах. Оно также повышает общую эффективность системы за счет устранения высоких потерь в стеке полевых транзисторов, заменяя их небольшими потерями, вносимыми обходным переключателем.
500-вольтовый n-канальный MOSFET STP4NK50Z с сопротивлением открытого канала 2.7 Ом переключается с частотой электрической сети. Он включается при заданном напряжении и выключается при любом более высоком напряжении. Он ограничивает постоянное напряжение на конденсаторе C2 приблизительно до 360 В. Когда напряжение на делителе R2 и R4 достигает примерно 6.3 В, или 360 В в верхней части делителя, транзистор Q1 включается и отбирает ток от затвора Q2, выключая MOSFET. Делитель устанавливает напряжение, при котором переключается транзистор Q2. Номинальная рассеиваемая мощность всех резисторов составляет 0.25 Вт, за исключением R1, который должен быть 2-ваттным, чтобы выдерживать броски напряжения. Схема прошла испытания с выходной мощностью 12 Вт при входном переменном напряжении от 90 до 440 В. Максимальный входной ток источника питания зависит от тепловых характеристик транзистора Q2.
