Входной выпрямительный каскад оффлайнового источника питания преобразует переменное напряжение в постоянное, которое, затем, используется для питания DC/DC преобразователя. Если выпрямительная секция представляет собой мост, рассчитанный на напряжение сети от 92 до 276 В (с.к.з.) и частоту от 47 до 63 Гц, DC/DC преобразователь должен работать в очень широком диапазоне входных напряжений. Это увеличивает стоимость компонентов и уменьшает КПД преобразователя.
Если во входной секции используется простой мостовой выпрямитель, а номинальное напряжение сети равно 115 В при заданном допуске ±20%, выходное напряжение моста может изменяться от 113 до 192 В (Таблица 1). При этом надо отметить, что эквивалентная емкость, подключенная к выходу моста, образована последовательным соединением двух конденсаторов по 330 мкФ, т.е., равна 165 мкФ. Расчетная мощность нагрузки для такой емкости – 250 Вт.
Однако, если сконфигурировать выпрямитель удвоителем, при входном напряжении 115 В диапазон возможных изменений составит 200…372 В, что совсем близко к соответствующему диапазону при входном напряжении 230 В (215…387 В).
Таблица 1.
|
|
115 В ±20%
60 Гц, мост |
115 В ±20%
60 Гц, удвоитель |
230 В ±20%
50 Гц, мост |
|
|
Напряжение сети
|
с.к.з.
|
92 … 138
|
92 … 138
|
184 … 276
|
|
пиковое
|
130 … 195
|
130 … 195
|
260 … 390
|
|
|
V1MIN – V1MAX
|
113 … 192
|
200 … 372
|
215 … 387
|
|
В статье предлагается схема входного каскада, автоматически переключающая себя в режим удвоителя при подключении к сети 115 В ±20%. На Рисунках 1 и 2 показаны схемы предлагаемых каскадов. Для нагрузки 250 Вт может использоваться симистор BTB16-600BW фирмы STMicroelectronics.
 |
|
| Рисунок 1. | Для автоматического переключения между режимами моста и удвоителя в выпрямительной секции используются семистор и оптрон. |
При входном напряжении 115 В ±20% на управляющем выводе программируемого стабилитрона TL431 напряжение меньше его внутреннего опорного напряжения, равного 2.5 В (Рисунок 2). Вследствие этого, MOSFET транзистор открыт, и, через оптрон IL4216, постоянно удерживает симистор во включенном состоянии.
 |
|
| Рисунок 2. | В управляющей секции в качестве датчика уровня входного переменного напряжения используется микросхема программируемого стабилитрона. |
При сетевом напряжении 230 В ±20% напряжение на управляющем выводе TL431 превышает 2.5 В, поэтому MOSFET транзистор и симистор закрыты. Конденсатор C1 необходим для того, чтобы при включении питания предотвратить запуск выпрямителя в режиме удвоителя прежде, чем закончится нарастание выпрямленного напряжения.
Такое решение предохраняет выпрямительный каскад от переключения из режима удвоителя в режим моста при включении схемы, что приводило бы к падению напряжения на выходных накопительных конденсаторах, отличающемуся от напряжения в установившемся режиме. Вследствие этого различия, напряжение на одном конденсаторе было бы слишком велико, а на другом слишком мало.
Практическое значение емкости C1 равно 1 мкФ, что обеспечивает задержку при старте в режиме удвоителя приблизительно 8 мс. Для фиксации напряжения на затворе MOSFET транзистора можно использовать стабилитрон на 15 В.
