超宽输入电压范围电源设计方案

超宽输入电压范围电源设计方案
关键词摘要:非隔离 宽电压输入范围 高耐压降压 蓄电池降压 超宽电压输入 DC-DC 转换器 AC-DC变换器 仪器仪表电源 工业控制辅助电源 宽电压电源模块
设计特色：
• 超宽输入电压范围(10-265 VAC 或13-400VDC）)
• 极高能效
• 效率高达65%
• 极低的功耗:典型待机功耗小于6mW(@带载100uA时)
应用领域：
• 输入电压范围变化极宽的蓄电池供电场合（动力车系统、光伏系统、UPS不间断电源、EPS应急电源、光伏逆变器、风光互补控制器、动力电池保护板、BMS电池管理系统等的DC-DC转换供电模块）；
• 工业电器的供电控制(特别是宽电压输入范围的工业控制所用的辅助电源,比如仪器仪表，智能电表，自动化仪表，定时器，工控设备等);
• 家用电器的供电控制(比如WIFI插座、电饭煲、洗碗机及其它白色家电)。

• 其它非隔离供电的应用，比如夜间照明灯、LED驱动、电表及住宅加热控制器等。

设计概述：
在某些特殊的应用场合里，需要电源系统在很宽的电压范围内都能正常工作，如光伏系统、UPS等，尤其在工业现场，电网的电压往往受用电负载的变化而变动，特别是负载较大时情况尤其严重，另外现场环境的干扰尖峰也会叠加在输入电压上一起进入电源电路，致使在恶劣环境下正常供电的电源芯片或其它的元件极其容易损坏。

本文所设计的超宽范围输入电压的转换器电源可在输入10～265VAC(或13-400VDC)的范围内正常工作(有较宽
的输入电压，对外部电压有较大的容限，以保证外部供电电源出现较大波动时不会损坏系统，同时要有稳定的输出电压以及一定带负载能力，以保证整个系统能够稳定的工作)，适用于全球电压范围的交流市电又可使用蓄电池（24V，36V，48V，96V，240V,360V....等等）供电。

同时也为产品任意采用110V电压或220电压，还是使用蓄电池电压均可直接使用提供了方便，能够适用于世界各国的供电电压，包括日本的100VAC、欧洲的230VAC甚至美国的120/208VAC, 以及蓄电池供电电压（24V，36V，48V，96V，240V,360V....等等）。

工作原理：
本设计使用微功耗宽电压DC-DC电源模块和4-5个外围零件来实现一个5V、200mA(或者12V、120mA)
超宽输入电压范围（10-265VAC,或13-400VDC）电源。

此类电源的应用包括工业控制所用的辅助电源。

1.超宽电压输入的 DC/DC 降压型转换器
一些动力车系统及某些工业场合，常需要宽输入电压的直流辅助电源,图1所示的电路为一个典型的输出为5V、200mA的非隔离降压电源。

它通常应用于输入电压变化很大的蓄电池(组)供电场合，比如动力车系统、光伏系统、UPS不间断电源、EPS应急电源、光伏逆变器、风光互补控制器、动力电池保护板、BMS电池管理系统等的DC-DC转换供电模块。

2. 超宽电压输入的 AC/DC 降压型转换器
图2所示的电路为一个典型的输出为12 V、120 mA的非隔离电源。

它通常应用于工业电器的控制(比如仪器仪表，定时器，工控设备等)和家用电器的控制(比如WIFI插座、电饭煲、洗碗机及其它白色家电)。

此电路还适合于其它非隔离供电的应用，比如夜间照明灯、LED驱动、电表及住宅加热控制器等。

元件选择：
R1限流电阻,具体需根据输入电压范围与输出电流而定.
C1滤波电容,建议使用0.47uF~100uF电解电容,具体需根据输入电压范围与输出电流而定.
C2选用47uF/25V电解电容。

C3输出滤波电容，建议使用47uF~220uF.
Z1 对于12V以下输出模块最大不超过12V；对于12V输出模块最大不超过15V.
注：如果对静态电流要求相对比较严的情况下，建议C1~C3尽量选用漏电流比较小的电容.
电路图中直流转换模块(DC-DC Converter)为超低功耗、超宽电压范围输入的DC-DC电源模块，具有宽输入电压、转换效率高、体积小、高低温度特性好、带负载能力强等特点,参考型号:PI-3V3-B4,PI-05V-B4,PE-12V-B4(详见表1)。

表1：DC/DC Converter 型号选择与参数对照表
特性曲线：
下面仅以PE-12V-B4组成的宽电压电源做说明。

1. 输入电压VS 输入电流
序号 型号 输入(AC) 输入(DC) 输出电压输出电流主要特点 典型应用
1
PI-3V3-B4
9V-265V
13V-380V
3.3V
200mA
非隔离,宽电压输入,低功耗,小体积,内置LDO 1)超宽电压输入AC/DC、DC/DC 电源变换器
2)单火线智能开关 2 PI-05V-B4 9V-265V 13V-380V 5.0V 200mA
非隔离,宽电压输入,低功耗,小体积,内置LDO 1)超宽电压输入AC/DC、DC/DC 电源变换器 2)单火线智能开关 3 PE-12V-B4 10V-265V 15V-380V 12V 120mA
非隔离,宽电压输入,低功耗,小体积,内部无LDO
超宽电压输入AC/DC、DC/DC 电源变换器
备注: 以上数据仅供参考，详情请阅读厂家规格书，其他型号及参数请找厂家定制。

2.输入电压VS输出电流(输入电压在低电压段时的输出曲线)
实际运用表明，以上宽电压电源设计方案在宽范围输入及输入电压变化时能够有效保证输出电压稳定,该电源电路具有输入电压宽、效率高、输出稳定等优点，可应用在具有超宽输入电压范围的电源供电系统中。