Сверхширокий диапазон входных напряжений при независимом питании микросхемы

Для многих изделий компании Power Integrations минимальное напряжение питания микросхемы составляет 50В. Однако же, если запитать вывод BYPASS непосредственно от внешнего источника питания, то микросхема и может запускаться и работать даже при более низком напряжении.

Рисунок 1. Схема плавающего источника постоянного тока для микросхем Power Integrations.

Цепь запуска питания, показанная на Рисунке 1, представляет собой плавающий источник постоянного тока обеспечивающий ток на уровне около 600 µA. Ток приходит на вывод BYPASS микросхемы TinySwitch во всем диапазоне входного напряжения.

R2 вместе с VR1 определяют значение постоянного тока:

Цепь строится на принципах транзисторного источника тока, в которой используется стабилитрон для установки опорного напряжения базы Q2 (NPN). Последний в свою очередь фиксирует напряжение на резисторе R2, устанавливая таким образом значение постоянного тока. Однако, учитывая очень широкий диапазон входного напряжения, ток смещения для эталонного стабилитрона изменяется соответственно в широком диапазоне. Это приводит к увеличению рассеиваемой мощности и изменению значения постоянного тока. Чтобы этого не происходило, ток смещения обеспечивается через другой источник тока, сформированный выводом базы Q1 (PNP) и резистором R1. Постоянное напряжение эквивалентно V_BE приложенному к R1. Это позволяет зафиксировать ток смещения в опорном стабилитроне по всему рабочему диапазону.

Транзистор Q2 обеспечивает постоянный ток при низких входных напряжениях, а транзистор Q1 – при высоких входных напряжениях. На Рисунке 2 показаны результаты моделирования тока через транзисторы Q1 и Q2. При входящем напряжении до 50В постоянный ток подается на транзистор Q2. При напряжении от 50В и выше уровень тока через транзистор Q2 будет снижаться в то время как через транзистор Q1 линейно увеличиваться. При максимальном входящем напряжении от 375В постоянный ток формируется тарнзистором Q1.

R3 используется чтобы ограничить входящий ток всей цепи при максимальном входящем напряжении.

Рисунок 2. Токи транзисторов и общий ток BYPASS-разъема относительно уровня напряжения.

Нелинейное увеличение тока происходит из-за нелинейного поведения диода Зенера VR1. Напряжение Зенера обеспечивается при входном напряжении постоянного тока около 60В.

Статья Power Integrations. 

Перевод Макро Групп. Ссылка на оригинал статьи.