基于ICE3AR2280JZ的三相开关电源解决方案
智能电表是智能电网的智能终端，而开关电源不同于智能电表中的其他器件，规模化、标准化生产或将是提高品质、降低生产成本、优化生产工艺。虽然智能电表用开关电源已经获得重视，然而国内在开关电源的发展上，还存在基础理论欠缺、产业水平跟不上需求、生产工艺不成熟等诸多问题。
基于ICE3AR2280JZ的三相开关电源解决方案
由于多路输出和小功率输出的特点，电源拓扑选择反激较为合适。本文中控制芯片为英飞凌ICE3AR2280JZ.其内部除了工作频率为100KHz的电流模式控制器外，还集成了800VCoolMOS，导通电阻为2.2ohm，封装为DIP7.该芯片内部同时集成了800V的高压启动单元。在环境温度为50度，常规宽电压输入(85Vac-265Vac)情况，最大输入功率可达28W.同时，芯片还具有过流、过压、输入欠压、过温等保护功能和提高轻载效率的突发模式。鉴于小功率应用，变压器尺寸及环路补偿等因素，通常建议系统在全负载段工作于电流断续模式(DCM)。
输入电压经过前级的共模滤波器L1，C20，C21和两个整流桥BR1和BR2;压敏电阻RV1，RV2，RV3及CX11，CX12，CX13构成过压保护线路;功率电阻R1，R2，R3用于抑制浪涌电流。为了简化设计，滤波电感的位置被放置于整流桥后以节省成本。考虑到输入缺相情况，即只要任意两根线存在，不论火线零线还是火线火线，系统仍旧可以正常工作，采用两个整流桥输出并联使用。整流后，由于最大峰值电压可达780V，因此采用两个450V电解电容进行串联使用，同时考虑电压平衡，R13，R14，R15，R16并接在电容两侧。
启动时，电流通过R19，R20，R21，R22流过齐纳二极管D10进入CoolSET的漏极相连的高压启动单元。CoolSET内部的高压启动单位为800V，由于外部的TVS二极管的存在，超高电压会被钳位于一个特定的电压，以保护CoolSET.但CoolSET开通时，外部MOSFET的源极被拉至地，从而齐纳管D10形成反偏，从而使外部MOSFET开通;当CoolSET关断时，电感电流首先对CoolSET内部的MOSFET的漏源电容进行充电，直到Vds电压达到外部TVS二极管的钳位电压时，电流开始对外部MOSFET的门极源极电容进行放电，直到位于GS间的齐纳二极管的正向电压超过0.7V，外部MOSFET关断，同时电流将通过齐纳二极管D10流向外部TVS二极管或R19，R20，R21，R22.取决于两个回路的阻抗，由于外部MOSFET的Vgs已经接近于零，因此MOSFET将被彻底关断;对于超过外部TVS管额定电压的输入，此时CoolSET电压应力即为外部TVS的钳位电压值。例如，采用了550VTVS二极管和一个800V的外部MOSFET，那么反激的耐压能力为：550V+800V=1350V.作为设计，考虑恶劣情况，可以粗略估计从内部MOSFET到外部MOSFET关断的时间即为流过外部TVS二极管的时间，用最大负载时的峰值电流容易得到流过TVS的平均电流。因此TVS二极管的损耗即为平均电流和钳位电压之积;
通过本方案的测试可以看出：当CoolSET内部MOSFET的Vds电压达到550V左右时，电压被TVS所钳位;通过原边电流的续流将外置MOSFET彻底关断，从而使得整个关断的电压应力由两个MOSFET串联分担。采用二级LC滤波后，输出纹波为：24mV(5V)，79mV(12V)，20mV(隔离5V);交叉调整率方面可以在输出不外加线性稳压器情况下实现10%以内的交叉调整(》10%负载)。对于更高压的设计，可以采用多个TVS串联方式，以800VCoolSET和800VCoolMOS为例，最高耐压可达1600V。可以完全适应高压输入应用的要求。
目前国内智能电表用电源依旧以传统工频变压器为主，而国外一些产品已经逐步使用了开关电源。主要的原因是电表功能加强后，供电功率要求增加，工频变压器很难胜任。同时，考虑到安装及运输成本，开关电源会有具备很大优势。
