SciTech-EECS-Power-超宽输入电压(AC/DC: 12-270V+)的 隔离型(UC384x) 和 非隔离型 电源电路设计( 降压电源芯片: 以XD308H为例

SciTech-EECS-Power-超宽输入电压范围非隔离型DC-DC降压芯片: 以XD308H为例

隔离型 超宽输入电压范围

以下的原理 也可以运用到 UC384* 及其他的 电源变换电路上。

LM5022实现12V到270V宽电压输入隔离电源设计

我们都知道LM5022是一种升降压转换器，但是其输入电压范围比较有限，只有6V到60V，

那么，可以用LM5022实现12V到240V宽电压输入隔离电源设计吗？答案是肯定的。

其实，这个潜在的通用需求，源于 TI 官方论坛的 "客户" 发布的真实案例的帖子。

需求: 宽输入范围12V-240V直流15V输出隔离方案

Frank Wang2

客户产品为断路器。要求12V-240V直流输入与12V-270V交流输入兼容，电源输入后直接进入一单相不控整流全桥，要求输出为15V/2A直流，整个电源电路要求隔离（隔离位置可自行设置）

请问TI是否有此类的宽输入解决方案

TI官方FAE给出的答案:

TI的FAE: Johnsin Tao 给出肯定可行答案。

并且给出了具体的参考电路，现在我们一起来看看这个使用LM5022的实现如何设计的，设计参考图如下所示：

这是一个30~800V转21V/1.5A的例子，适当的修改应该可以满足你的应用。

如上图所示，

要解决宽电压输入问题，首先需要解决高低压启动的问题。

• 首先，对于低压启动的时候，一方面要满足最低电压的要求，另外一方面还必须满足高压输入时，启动电路带来的巨大损耗的问题。解题技巧就在:
  • 上电后， MOSFET Q100 先导通；
  • VIN的电压冲高到6V以上时**，先使 上图 "红色圆框1" 的设计 生效 。
    • LM5022开始工作(满足启动电压条件)。建立输出向辅助绕组。
  • VIN的电压达到16V左右，后使 上图 "红色圆框2" 的设计生效。
    
    MOSFET关断，此时由变压器辅助绕组开始供电。
    
    MOSFET的关断是因为"稳压管D100的的钳位作用"，使 MOSFET的GS电压低于2V。
    
    建议反馈绕组的电压在16V以上，可以保证MOSFET完全关断。
    
    一方面可以解决高压输入带来的损耗问题。还可以最大限度的降低功耗，一举两得。
    
    但是也注意电压不要过高，因为一般MOSFET的GS反压只有20V，过高会损坏MOSFET的。
    
    据传此种应用，如果外置MOSFET耐压允许的话，使用到800V的输入电压都是完全没有问题的。

其实这个用法只是LM5022的一种"拓展用法"。其原本设计是用来做boost以及sepic方案的，如下图的典型应用。

需要补充一点的是:

LM5022的保护功能还是很全面的，逐波限流，欠过压保护，外置同步功能，甚至工作频率都可以自由设计。

在某些应用上面，和我们熟悉的UC384X系列类似。总之，只要我们熟悉了LM5022，设计起来就可以高低压统统搞定。

超宽输入电压范围非隔离型DC-DC降压芯片:

超宽工作电压范围, 非隔离型DC-DC降压芯片, 有一特别大的优点: 极易调试。

例如: AC输入的两个端子， 在产品版的 电路板上 应输入 AC 220V；

但 调试时，可直接 在 AC 输入两端 加上 DC 18V ~ DC 24V( 多数可调直流电源都能),

就能使 本应输入AC220V 的 产品电路板，输出"设计的 DC电流源"(假设 电路板一切正常)。

超宽电压非隔离 AC/DC 电源方案

【关键词摘要】非隔离 AC/DC 电源芯片 XD308H BUCK 电路 无变压器

220V 转 5V 220V 转 12V 220V 转 24V 380V 转 5V 380V 转 12V 380V 转 24V

【概述】

非隔离 AC-DC 电源芯片降压电路，一般采用 BUCK 电路拓扑结构，常见于小家电控制板电源以及工业控制电源供电。其典型电路规格包含 5V/500mA、12V/500mA 和 24V/500mA 等.

• 满足六级能效要求。可通过EFT、雷击、浪涌等可靠性测试，可通过 3C、UL、CE 等认证。
• 其特点是：
  • 电路简单、BOM 成本低(外围元件数目极少：无需变压器、光耦),
  • 电源体积小、无音频噪音、损耗小发热低。
  • 电源系统带有各种保护，包括过热保护（OTP）、VCC 欠压闭锁（UVLO）、过载保护（OLP）、短路保护（SCP）等。
  • 电路特点：无噪音,发热低。
• 它通常用在非隔离供电的应用，比如 LED 驱动、智能电表、加热器以及辅助电源和工业控制等。
  
  此电路还适合于大多数家用电器(电饭煲、洗衣机及其它白色家电)。

1. 220V 转 5V 降压电路：输入 12~380Vac，输出 5V/500mA
   
   如图 1 所示的电路为一个典型的输出为 5 V/500 mA 的非隔离电源。
   
   220V 转 5V 降压电路输入级由:
   
   保险电阻 RF1、防雷压敏电阻 RV1、整流桥堆 D1、EMI 滤波电容 C4 和 C5 以及滤波电感 L2 组成。
   • 保险电阻 RF1：为阻燃可熔的绕线电阻，它同时具备多个功能：
     • 将桥堆 D1 的浪涌电流限制在安全的范围；
     • 差模噪声的衰减；
     • 在其它任何元件出现短路故障时，充当输入保险丝的功能。
       
       元件故障时必须安全开路，不应产生任何冒烟、冒火及过热发光现象。
   • 压敏电阻 RV1： 用于防雷保护，提高系统可靠性。
   • 功率处理级由宽电压高效率电源芯片 XD308H、续流二极管 D2、输出电感 L1及输出电容 C3 构成。

XD308H 宽输入电压范围降压型 DC/DC

东莞市迅迪电子有限公司, 生产的 XD308H 转换器为例

1.1 DC-DC 电源芯片系列

XD308H 是一款 18-600V 超宽范围输入的高压降型 DC-DC 转换器电源芯片，可适应 12-380VAC 超宽电压输入(外部加整流滤波)，最大输出电流可达 500 mA. 其集成全面完善的保护功能(短路/过载/输出过压/输出欠压/过热 等）。

该芯片以较低的 BOM成本(外围元件数目极少), 极易实现 宽电压的高压降压型小功率电源解决方案, 广泛应用于 "非隔离型" 电源驱动的 家电产品 和 工业产品 等。

1.2 产品特性：

• 18-600VDC 超宽输入电压,可适应12-380VAC超宽电压输入；

• 输出最大电流500mA；典型待机功耗小于40mW；

• 全面的保护功能：过流保护（OCP）, 过温保护（OTP）, 过压保护（OVP）

• SOP8贴片封装；

1.3 典型应用（非隔离）：

• 替代低效率的阻容降压供电电路(如低压电器，智能电表，自动化仪表电源等)；

• LED驱动; 小家电电源; 工业控制电源; 其他非隔离辅助电源

1.4 输入电压/输出电流表：

序号	输入电压范围 (DC, V)	输出电压 (DC, V)	输出电流 (Max, mA)	峰值电流 (mA)	示例图
1	18-600	3.3	500	800	图B1
2	18-600	5.0	500	800	图B2
3	45-600	12	500	800	图B3
4	45-600	24	500	800	图B4

1.5 封装参考：		1.7 功能框图：

示例图(3.3V, 5V, 12V, 24V)