新型自动电压切换集成电路STR81145

    摘要：STR81145是日本东芝公司生产的新型自动电压切换集成电路，利用它可以使电子设备在各种电环境下自动适应。文中介绍了电压切换的必要性和自动切换的基本原理，最后给出了一个由STR81145组成的具有过压保护的桥式/倍压整流切换的实际电路。

    关键词：桥式/倍压  自动切换  STT81145

1 引言

    随着国际贸易的不断发展，对电子产品也提出了一些特殊的要求，最为突出的就是要求现代电子产品能自动适应不同国家和地区的电网要求（因为不同国家的交流供电电压值不一样，有110V，127V、220V、240V等）；从另一方面来讲，有些地区的电网电压极不稳定，严重时供电电压的波动范围可达90～270V。这就要求电子设备对于各种用电环境具有自适应能力，也就是说要求现代电子设备能够“全天候”工作。这一要求虽有些苛刻，但在电子工程技术人员的努力下，已能得到圆满的解决，解决这一问题的方法就是桥式/倍压自动切换技术。

2 桥式/倍压切换的原理

    桥式/倍压切换电路如图1虚线内所示。图中“K”为切换开关，若开关“K”断工，则D1～D4组成桥式整流电路，C1和C2串联后作为整流后的滤波电容，R1和R2为均压电阻；若开关“K”闭合，则电路就成为倍压整流电路，在输入交流电的正半周，电流经D1、D2、K流通，C1被充电；在输入交流电的负半周，电流经D4、C2、K流通，C2被充电。C1上所充的电压与C2上的电压迭加后形成2倍压输出。

    由以上分析可知，只要设立一个电子开关“K”，就可以方便地把桥式整流电路转变为倍压整流电路，通常开关的转换点以交流145V为界线。若交流电低于145V，则整流电路工作在倍压方式；若交流电压高于145V，则整流电流工作在桥式方式。现在的问题就是要求开关“K”在145V以下输入时自动闭合，在145V上输入时自动断开，这就必须对交流电压的高低进行检测，然后根据检测结构对开关“K”进行自动控制。日本东芝公司生产的STR81145就是为解决这一问题而研制出的新型集成电路。

3 STR81145的内部结构

    STR81145的内部结构如图2所示，它包括电压检测电路、放大电路和执行开关电路三部分。图3所示是STR81145的内部电路，被检测的电压从STR81145的内中电路，被检测的电压从STR81145的2脚和5脚输入，当由R1、R2组成的分压器在R2上分得的电压足以使VDW1和VT1导通时，VT1集成极呈低电位，VDW2和VT3截止，这控硅VS4的控制端因得不到控制电压而不能导通，这使得STR81145的2脚和3脚呈开路状态。当从2、5脚得到的电压降低到不足以使VDW1和VT1导通时，VT1和集电极电位升高，VDW2击穿，VT3导通，在VT3集电极上形成的电压使可控硅完全导通，STR81145的2、3脚呈短接状态。由此可见，可控的开关状态完全可满足桥式/倍压检波过程的自动切换。

    STR81145的特点如下：

    ●电路简单可靠；

    ●可双向控制；

    ●功耗低；

    ●高效安全；

    ●VDRM=±500V；

    ●TT（RMS）：5A

4 STR81145的应用

    由STR81145组成的桥式/倍压自动切换电路如图4所示。输入的交流电压经T1、S1、T2（T1、T2为低通滤波）加到D3整流电路，同时经低通滤波后，这一交流电压也加到D1、D2组成的半波整流电路，并在C8两端生成直流电压。C8在形成的直流电压。C8上形成的直流电压加上STR81145的2、5脚，它既是STR81145的工作电源，同时又被用来作为检测对象，以判别交流电压的高低。当输入的交流电压低于145V时，整流后在C8两端形成的电压也较低，这一电压加至STR81145的2、5脚之间，由于2、3脚间的电压很低，因此在STR81145内部取样放大电路的控制下，其内部的电子开关K接通（2、3脚接通），即图4中的A、B两点连通，这时交流正半周沿着D31→R5→C18→STR81145的3脚→内部电子开关K→STR81145的2脚回到输入交流电压的另一端这样一个回路运行，这时C18两端所充的电压约为145伏，其极性为上正下负。当交流电压的负半周到来之后，其充电回路为：STR81145的2脚→3脚→C19的正极→D32→输入交流电压的另一端，这一过程在C19上同样也可充至145V的直流电压，其极性也为上正下负。最后C18所充的电压（145V）与C19所充的电压（145V）串联叠加所形成290V的输出，供给紧随其后的开关电源，成为开关电源的输入电压，从而完成了二倍压整流。

    若输入的交流电压高于145V，经D1、D2整流后在C18上形成的直流电压也较高，STR81145判别之后使内部电子开关断开，2、3脚开路，等效于图4中的A、B点断开，D3与C18、C19工作在桥式整流方式。其输出电压（约为290V）也以同样的路径给后面的电路提供开关电源。

    另外必须注意：当输入的交流电压高于145V时，STR81145内的电子开关必须为开路状态。因为如果STR81145的2、3脚击穿或2、3脚内的电子开关误接通而使整流电路工作在倍压状态，其倍压后的输出直流电压将高达600V，如此高的电压将会引起后面开关电源电路元件的大面积损坏同。为此在图4的整流电路中，还设计有过压保护电路。其中R8为过压检测电阻，在正常情况下，R8两端的直流电压低于22V，这一电压低于D4的击穿电压24V，D4不导通，可控硅Q8由于得不到开启电压，也呈截止状态，保护电路不动作，但是当整流滤波后的直流电压高于正常值并在R8上的分压高于22V时，D4击穿导通，此时Q8猁触发电压也导通，它的导通使输入交流电压短路，保险丝F1熔断，从而保护了其它元件不被损坏。

表1 STR81145的应用参数

    注：打“*”者为测量时有充放电过程。

    表1是STR81145各引脚的在路对地（5脚）电压和开路对地（5脚）电压，以供参考。