LM5022实现12V到270V宽电压输入隔离电源设计

LIANGPING HU1

Other Parts Discussed in Thread: LM5022, LM5122

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，我们来一起看看楼主的问题：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？帖子链接如下：

http://www.deyisupport.com/question_answer/analog/power_management/f/24/t/49548.aspx

在这里，TI的FAE: Johnsin Tao 给出了肯定是回答，这个是可行的。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实现宽电压输入的电源是如何设计的，设计参考图如下所示：

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的时候，启动电路带来的巨大损耗的问题。解决这个问题的技巧就在上图的红色圆框1中。从上图我们可以看出来，随着MOSFET Q100的开通，VIN的电压冲高到6V以上，满足LM5022的启动条件，此时，LM5022开始工作。输出开始建立，辅助绕组开始供电。

一旦VIN的电压达到16V左右，由于稳压管D100的的钳位作用，MOSFET的GS电压低于2V，MOSFET关断，此时由变压器辅助绕组开始供电。这里就是本设计的第二个亮点了。如图圆圈2的设计所示，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太高，因为一般MOSFET的GS反压只有20V，太高的话会损坏MOSFET的。的据说此种应用，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。其原本的设计是用来做boost以及sepic方案的，如下图的典型应用。才是其看家本领呢。

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系列还是蛮像的。

总的来说，只要我们熟悉了LM5022，设计起来就可以高低压统统搞定，可以说是随心所欲了，以上就是一点设计小经验，与大家一起分享一下，大家有什么号的想法也可以一起讨论哈。

9 年多前

zhi zhang5 7 年多前

Prodigy 35 points

不错，这是个很好的宽电压输入隔离电源设计方案。

在此附上一个非隔离的超宽输入电压电源解决方案供参考：

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。