STEVAL - ISA007V1：高功率三相辅助电源评估板的设计与特性解析

一、引言

在工业电源设计领域，高功率、宽输入范围的辅助电源需求日益增长。STEVAL - ISA007V1高功率三相辅助电源评估板正是为满足这一需求而开发的产品。它基于L5991和ESBT STC08DE150HV，为工程师们提供了一个优秀的设计参考。

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二、评估板特性亮点

2.1 电源规格

• 输入输出参数：该评估板是一款三相150W辅助双输出开关电源（SMPS）。输入电压为400Vac ± 20%，输出电压1为24V、6.25A @ 90kHz，输出电压2为5V、0.075A @ 90kHz，还有一个15V、0.01A的辅助输出电压。
• 功率与效率：最大输出功率达到150W，效率大于85%，开关频率大于90kHz，待机开关频率大于35kHz，采用二次调节反馈。

2.2 器件选型优势

辅助开关电源是控制IC偏置和冷却系统供电的入口，对电源晶体管的耐压和电流能力要求极高。由于大多数辅助电源基于反激式转换器，需要高达1500V及以上的阻断电压，同时要满足高开关频率操作，ESBT（发射极开关双极晶体管）成为了此类电源的理想选择。STC08DE150HV与PWM L5991配合使用，完美满足了系统要求，并带来了高效率。

三、板载ST器件介绍

• STC08DE150HV：发射极开关双极晶体管，5A、1500V，采用TO247 - 4L HV引脚封装。
• L5991A：PWM SMPS控制器，DIP - 16封装。
• TL431AI：分流基准，2.5V，电流范围1mA - 100mA，TO - 91封装。
• PN2222A：小信号双极晶体管，NPN型，40V、0.6A、330mW，TO - 92封装。
• STTH102：高压超快二极管，200V、1A，DO - 41封装。
• 1.5KE400A：瞬态抑制二极管，400V、1.5kW，DO - 201封装。
• STTH108：高压超快二极管，800V、1A，DO - 41封装。
• STTH3002CT：高效超快二极管，200V、30A，TO - 220AC封装。

四、参考设计原理分析

4.1 工作模式选择

为了满足高输出功率和宽输入电压的要求，设计了工作在混合模式（连续和不连续）的反激式阶段。连续电流模式在环路传输函数中引入了右半平面零点，使反馈稳定变得困难。而在不连续模式下设计反激式转换器也很困难和不便，并且对于本评估板的功率规格来说，不连续模式会导致非常高的初级和次级峰值电流，增加所有主要组件（功率晶体管、次级二极管和输出电容）的成本。

4.2 混合模式工作机制

借助PWM L5991，转换器能够在混合模式下运行。在较高功率水平且开关频率接近90kHz时，转换器以连续电流模式（CCM）运行；在待机状态和功率水平低于25W时，转换器以不连续电流模式（DCM）运行，开关频率约为35kHz。

五、修订历史

Date	Revision	Changes
06 - Mar - 2006	1	Initial release.
27 - Jun - 2007	2	ESBT device has been updated

六、注意事项

在使用STEVAL - ISA007V1评估板以及相关ST产品时，需要注意：ST保留随时对文档、产品和服务进行更改、修正、修改或改进的权利，且无需通知。购买者需自行负责产品的选择、使用，ST对产品选择和使用不承担任何责任。同时，未经ST授权代表书面批准，ST产品不推荐用于军事、航空、航天、救生或维持生命等应用。

STEVAL - ISA007V1评估板为电子工程师们提供了一个可靠的高功率三相辅助电源设计方案，其独特的混合模式工作机制和优秀的器件选型值得在实际项目中深入研究和应用。大家在实际使用中是否也遇到过类似的电源设计挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验。