使用TL431分流稳压器限制高交流输入电压

SMPS中，电路箝住输入交流电压到功率MOSFET工作的安全等级。

大多数隔离、离线的SMPS（开关型能量供给），包括回扫、前进和共鸣，必须在有效值90到260V的输入电压下工作。一些情况甚至使用有效值400V±10%的线电压，导致器件电压等级的提升，增加了全部设计费用。使用输入限制电路，可以在不损害供电器件的前提下，增加输入电压到有效值440V。

图1中电路限制或箝住大于有效值260V的输入交流电压到功率MOSFET工作的安全等级。电路使用MOSFET Q₁，如100Hz开关分流稳压器IC₁ TL431CZ，通过分压的R2和R4设置箝位高压等级。电路使用图中所示器件值。箝位输出电压为直流360V，输入电压为有效值260V，最大输入电压为有效值440V。经测试电路消耗功率5到10W。

输入电压小于有效值260V，点C小于2.5V,，IC₁闭合，最小关闭状态阴极电流下降。齐纳二极管D₂到15V崩塌，确保Q₁的稳定状态。这个操作是Q₁在输入电压小于有效值260V的正常状态。从而，在这些电压等级，电路作为容性负载C₃下的标准全桥整流器工作。

有效值260V或更大的输入电压时，点C大于2.5V，IC₁打开，D₂电流换向且降低。门源电压Q₁降到约2V，Q₁关闭。现在，即使D₁桥整流二极管处于正向偏压，也没有电流流到电荷泵电容C₃。整流输入交流电压大于通过C₃电压，但是Q₁关闭，回路中断，没有电流流过。从而，由于没有合适的放电电流，C₃上输出直流电压得到限制。

整流交流输入电压开始减少时，其最终到点C的2.5V极限水平，Q₁再次打开。但由于整流桥二极管反向偏置，没有电流流动；整流输入交流电压小于通过C₃的电压。这个电压由输出功率等级决定的速度减小。最终，当整流桥二极管变为前向偏置时，电压和整流输入交流电压在同一水平。Q₁仍然打开；因此，放电电流开始流动。瞬间跟随，通过Q₁和D₁引导。短放电脉冲补充能量损耗，增加电压到限制等级。当输入电压高于有效值260V时，Q₁再次闭合，重复整个过程。

Q₁消耗能量少。每个开关周期，MOSFET只闭合450 µs，导致此高电压限制电路高效率。可以使用它作为带STMicroelectronics SuperMesh MOSFET STP4NK50Z的MOSFET开关。其有TO-220封装，但也可以使用Dpak封装节省空间，因为MOSFET不是一个消耗电压限制器。当50/60Hz整流二极管前置偏置，通过Q₁的电流中断。电流中断引起漏源电压。依照EN 55022 B级，使用峰值和均值检测，箝位电路通过管理EMI（电磁干扰）测试。1-mH, 0.2A阻塞，L₁和L₂抑制EMI。通过D₁桥的整流管，220-nF, 440V交流电容C₁为简单的缓冲器元件。