摘要: 下面的应用说明讨论了一种低成本的解决方案来实现3V, 3.3V或5V的交流逻辑电源。它使用MAX6330分流稳压器,可以提供高达50mA的电压,并提供复位输出(上电复位,POR)。
在工业控制器和传感器等“白色家电”产品中,通常需要低成本的逻辑电源为MCU和相关控制电路供电。这些应用通常包括24VAC、115VAC或更高水平的交流电源,用于转换为3.3V或5.0V。(以下电路适用于包括24VAC的应用。有了适当的安全预防措施,它也可以应用于双绝缘白色家电和其他需要逻辑电源控制或监控功能的产品。
从交流源产生低电流逻辑电平的最简单方法是将整流和滤波的交流输入应用于高输入电压线性稳压器。但是,即使在适度的负载电流下,稳压器的功耗也是相当大的。标准的分流稳压器也会在限制电阻中耗散显著的功率。开关稳压器最大限度地减少了功耗,但这种类型可能不适合成本敏感的设计。
作为一种替代方案,可以考虑采用交流耦合方法来降低线性或并联稳压器设计中的功耗。为了以可忽略的功率损耗将能量传输到稳压器,使用耦合电容器与包含分流稳压器和上电复位的IC(图1)。IC1在3.0V, 3.3V和5.0V分流电压版本中具有50mA最大输出电流能力,还包括上电复位(POR)功能。因为IC1是有源分流器(相对于无源齐纳二极管),所以必须在施加交流电压之前对其进行整流。通常情况下,整流器后面跟着一个电容器,以便在关闭周期期间保持电荷。如图所示,采用简单的半波整流器来节省成本。
图1所示、该SOT23集成电路具有低成本的外部元件,提供了低成本的上电复位和高效逻辑显示的组合
C1是传递电容,C2储存能量。D1作为半波整流器,D2在负循环期间放电转移电容器。R1限制C1放电期间的浪涌电流,以及(如果适用)在高压瞬态测试期间。
一些简化有助于近似可用的输出电流。假设二极管的正向降为零,IC稳压器的分流电压为零。例如,60Hz正弦输入24VRMS振幅(Vpeak = 33.94V),你可以计算如下:
C1的峰值电流为
峰值(C1) = C1(dv /dt) = C1[峰值(dsin(欧姆t)/dt)]
= C1[欧姆Vpeakcos(欧姆t)]
C1 =欧姆Vpeak。
因此,当C1 = 3.0µF, 欧姆= 377.1 r ans/sec, Vpeak = 33.9V时,
峰值= 38.4mA。
C1的充电电流(Irms)为
因此,当T = 16.7msec时,Irms = 19.1mA。
通过调整C1的值,可以将峰值电流水平限制在MAX6330最大分流电流(50mA)的水平,同时实现20mA左右的输出。C1的额定电压应能承受最大输入电压。
由于峰值电流被限制在峰值,几乎任何小信号二极管都可以作为半波整流器(D1)。在周期的负部分,D2放电C1。D2的电流额定值取决于Vpeak的值和浪涌限制电阻R1的选定值(50欧姆)。D1和D2的最大反向电压为(Vshunt + v二极管)。
C2充当存储电容,在周期的负部分保持负载电流。为了计算其值,根据纹波电压的允许电平(Vripple)使用以下近似:
C2 = (ilload × T/2)/Vripple。
当Vripple = 150mV, T/2 = 8.3msec, ilload = 10mA时,
C2 = 550µf。
这篇文章的类似版本出现在2002年5月16日的EDN杂志上。
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