一種高精度的自激式多路輸出穩(wěn)壓開關(guān)電源的設(shè)計(jì)

　　2 開關(guān)電源的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　多路輸出高精度的開關(guān)電源的主要設(shè)計(jì)要求如下:

　　輸入電壓:AC132 V～264 V

　　輸入頻率:50/60 Hz

　　輸出四路電壓:U1 24 V/0.5 A、U2-9 V/0.8 A、

　　U3 9 V/0.8 A、U4 5 V/3 A

　　輸出功率:40 W

　　紋波電壓:≤100 mV

　　負(fù)載調(diào)整率:≤3 %.

　　2 .1 設(shè)計(jì)原理

　　圖2 是自激式多路輸出穩(wěn)壓開關(guān)電源的原理圖。

　　圖中X1_C1 、X1_C2 、Y_C1 、Y_C1及L 組成EMI 電路，用來濾除電網(wǎng)中的共模差模信號(hào)，同時(shí)避免開關(guān)電源對(duì)電網(wǎng)造成污染。L 為共模扼流圈，共模扼流圈是開關(guān)電源、變頻器、UPS 電源等設(shè)備中的一個(gè)重要部分。當(dāng)工作電流流過兩個(gè)繞向相反的線圈時(shí)，產(chǎn)生兩個(gè)相互抵消的磁場(chǎng)，如果有共模干擾信號(hào)流過線圈時(shí)，線圈對(duì)共模信號(hào)即呈現(xiàn)出高阻抗，產(chǎn)生很強(qiáng)的阻尼效果，達(dá)到衰減干擾信號(hào)作用。X1_C1 、X1_C2 、Y_C1及Y_C2為安規(guī)電容，其中X1_C1與X1_C2為X 安規(guī)電容，Y_C1和Y_C2為Y 安規(guī)電容，它們用在電源濾波器里，與L 起到電源濾波作用，分別對(duì)共模，差模工擾起濾波作用。安規(guī)電容的特性是電容器失效后，不會(huì)導(dǎo)致電擊穿，不危及人身安全。RV為壓敏電阻，具有防雷作用，也可用TVS(瞬態(tài)電壓抑制器)，由于壓敏電阻具有良好的非線性特性、通電流大、殘壓水平低、動(dòng)作快和無(wú)續(xù)流等特點(diǎn)，被廣泛用于電子設(shè)備防雷。

　　開關(guān)電源系統(tǒng)壓敏電阻相當(dāng)于D 級(jí)防雷器，對(duì)于220V線路，壓敏電阻的選取為，220×1 .4×1 .4=430 V，所以壓敏電阻選型為470 V。RT 為熱敏電阻，開機(jī)時(shí)，220 V交流電經(jīng)過整流后對(duì)大電容充電，而電容的特性是瞬間充電電流為最大，從而對(duì)前邊的橋和保險(xiǎn)絲帶來沖擊，容易造成器件上電時(shí)損壞，為了提高電源設(shè)計(jì)的安全系數(shù)，常在保險(xiǎn)之后加入電阻進(jìn)行限流，電阻越大時(shí)，雖然限流效果好，但是電阻消耗的電能也是很大的，開關(guān)電源啟動(dòng)后，限流電阻已沒有作用，反而浪費(fèi)電力。為了達(dá)到較好限流效果而又省電，現(xiàn)在的開關(guān)電源經(jīng)常采用負(fù)溫度熱敏電阻作限流使用，吸收浪涌電流。負(fù)溫度熱敏電阻的特性是，溫度越高，電阻越小。為了減小電源體積及復(fù)雜度，此處避免了使用繼電器等組成的防浪涌電路，經(jīng)過試驗(yàn)，達(dá)到了非常好的效果。變壓器T，RCD(R2 ，C1 ，D1 )吸收電路及開關(guān)管構(gòu)成了此電源的能量轉(zhuǎn)換電路，本電路采用單端反激，是一種比較成熟的電源變換電路，變壓器既作為隔離器件，又作為儲(chǔ)能器件。此變壓器采用EI 骨架，初級(jí)線圈電感量在1 .2 ～1 .3 mH 之間，在繞制變壓器時(shí)，自激繞組要靠外圈，初級(jí)繞組分兩組疊加，一組在內(nèi)，一組在外，可防止磁通飽和影響電源效率。此變壓器屬于常規(guī)變壓器，不再多述，開關(guān)管的選取要注意漏源級(jí)的耐壓，最大工作電流，導(dǎo)通電阻，耗散功率及一些開關(guān)時(shí)間等。RCD 吸收電路的功能是吸收因變壓器初級(jí)繞組在工作時(shí)產(chǎn)生的自感電勢(shì)，避免在開關(guān)管集電極截止瞬間出現(xiàn)過高的反峰高電壓損壞開關(guān)管而設(shè)的。開關(guān)管工作時(shí)一直處于導(dǎo)通與截止，循環(huán)工作，所以吸收回路一直是有電流通過的，這個(gè)電流的大小隨開關(guān)電源的功率大小而不同，使得吸收回路的元器件取值也不一樣，RCD 吸收電路中的R 值如過小，就會(huì)降低開關(guān)電源的效率。然而，如R 值過大，MOS 管就存在著被擊穿的危險(xiǎn)。本電路選用10 kΩ/2 W，電容選用0.01 μF/1 kV，D1選用耐壓1 kV的HER107 。輸出電路主要包含整流濾波，三端穩(wěn)壓器及假電阻等。選用合適的濾波電容及假電阻可減小電源輸出紋波和提高電源效率。