| 限制交流输入高电压的TL431分流稳压器 |
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| 作者：Todor Arsenov，STMicroelectroni 来源：EDN 点击数：235 更新时间：2008-1-7 |
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大多数隔离的离线式SMPS（开关电源）都必须工作在90Vrms~260Vrms的输入电压下，包括回扫、正向和谐振式电源。有些情况下甚至要使用400Vrms±10%的线/线电压，因此使元件的额定电压值不断增加，加大了总体设计的成本。这些情况最好采用限制输入的电路，就可以将输入电压增加到440Vrms，而不会损坏电源元件。
图1中的电路将高于260Vrms的交流输入电压限制（或箝位）于能够安全用于SMPS中功率MOSFET电平。该电路用MOSFET Q1作为一个100Hz开关，而分流稳压器IC1（TL431CZ）通过分压器R2与R4完成高电压的箝位。在使用图示的电路元件值下，箝位的输出电压为360Vdc，输入电压为260Vrms，最大输入电压为440Vrms。该电路通过了5W~10W功率级的测试。
当输入电压低于260Vrms时，C点电压小于2.5V，IC1关断，吸入最小的关断态阴极电流。稳压二极管D2击穿电压为15V，确保Q1的稳定导通状态。这是当输入电压低于260Vrms时Q1的正常工作条件。因此在这些电压电平上，电路是作为一个有容性负载C3的标准全桥整流器工作。
在260Vrms或更高的输入电压时，C点高于2.5V，IC1导通，转移并吸入来自D2的电流。Q1的栅-源电压降至大约2V，于是Q1关断。现在，虽然D1桥式整流器中的二极管都是正向偏置的，但也没有电流为电容C3充电。交流输入电压经整流后高于C3上的电压，但Q1关断，回路被中断，于是没有电流。这样，由于没有充电电流，C3上的直流输出电压受到限制。
当整流后的交流输入电压开始下降时，最终会使C点电压达到2.5V的阈值电平，Q1再次导通。但由于整流桥的二极管现在是反向偏置的，因此并没有电流流过；整流后的交流输入电压低于C3上的电压。C3上电压的下降速率由输出电平决定。最后，C3上的电压与整流后的交流输入电压相交在某个电平处，此时整流桥的二极管获得正向偏置。Q1仍然导通，因此有充电电流开始流过。接下来是一个Q1和D1均导通的短暂时间。短暂的充电脉冲补充了能量损耗，将电压升高到受限电平。当输入电压高于260Vrms时，Q1再次关断，重复整个过程。
Q1的功耗很小。在每个开关周期内，MOSFET只导通450ms，因此这个高电压限制电路有高的效率。可以用意法半导体公司的SuperMesh MOSFETSTP4NK50Z作为一个MOSFET开关，它采用TO-220封装，但也可以用一个Dpak封装来节省空间，因为MOSFET不是电压损耗限制器。当50/60Hz整流二极管为正向偏置时，通过Q1的电流被中断。这个电流中断会造成漏-源电压的环绕。箝位电路通过了EN55022ClassB EMI（电磁干扰）的峰值与平均检测测试。L1与L2为1mH、0.2A扼流圈，用于抑制EMI。C1为200nF、440V交流电容，它跨接在D1桥的整流二极管上，是一个简单的缓冲器元件。
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