多路輸出單端反激式開關(guān)電源原理及設(shè)計

輸出環(huán)節(jié)設(shè)計

以+5V輸出環(huán)節(jié)為例，次級線圈上的高頻電壓經(jīng)過UF5401型100V／3A的超快恢復(fù)二極管D7，由于+5V輸出功率相對較大，于是增加了后級LC濾波器，以減少輸出紋波電壓。濾波電感L2選用被稱作磁珠的3.3μH穿心電感，可濾除D7在反向恢復(fù)過程中產(chǎn)生的開關(guān)噪聲。

對于其他兩路輸出，只需在輸出端分別加上濾波電容。其中R3、R4分別為輸出的假負載，它們能降低各自輸出端的空載和輕載電壓。

反饋環(huán)節(jié)設(shè)計

反饋同路主要由PC817和TL431及若干電容、電阻構(gòu)成。其中U2為TL431，它為可調(diào)試精密并聯(lián)穩(wěn)壓器，利用電阻R5、R6分壓獲得基準電壓值。通過調(diào)節(jié)R5、R6的值可以調(diào)節(jié)輸出電壓的穩(wěn)壓值。C8為TL431的頻率補償電容，可以提高TL43l的瞬態(tài)頻率響應(yīng)。C7為軟啟動電容，取C7=22μF時可增加4ms的軟啟動時間，在加上TOP222G本身已有的10ms軟啟動時間，則總共為14ms。

U3為PC817型線性光耦合器，其電流傳輸比(CTR)范圍為80％～160％，，能夠較好地滿足反饋回路的設(shè)計要求，而目前國內(nèi)常用的4N25、4N26屬于非線性光耦合器，不宜采用。反饋繞組上產(chǎn)生的電壓經(jīng)D4、C9整流濾波，獲得非隔離式+12V輸出，為PC817接收管的集電極供電。由于反饋繞組輸出電流較小，次級采用D4硅高速開關(guān)管1N4148。光耦PC817能將+5V輸出與電網(wǎng)隔離，其發(fā)射極電流送至TOP222G的控制端，用來調(diào)節(jié)占空比。

C3為控制端旁路電容，它能對控制回路進行補償并設(shè)定自動重啟頻率。當C3=47μF時，自動重啟頻率為1.2Hz，即每隔0.83s檢測一次調(diào)節(jié)失控故障是否已經(jīng)被排除，若確認已被排除，就自動重啟開關(guān)電源恢復(fù)正常工作。

R2為PC817中LED的外部限流電阻。實際上除了限流保護作用外，他對控制回路的增益也具有重要影響。當R2改變時，會依次影響到下列參數(shù)值：IF→IC→D→UO，也就相當于改變了控制回路的電流放大倍數(shù)。

下面簡要分析一下反饋回路實現(xiàn)穩(wěn)壓的工作原理。當輸出電壓UO發(fā)生波動且變化量為UO時，通過取樣電阻R5、R6分壓后，就使TL431的輸出電壓UK也產(chǎn)生相應(yīng)的變化，進而使PC817中LED的工作電流IF改變，最后通過控制端電流IC的變化量來調(diào)節(jié)占空比D，使UO產(chǎn)生相反的變化，從而抵消UO的波動。上述穩(wěn)壓過程可歸納為：

UO ↑→UK ↓→IF ↑→IC ↑→D ↓→UO↓→最終使UO不變。

其余各路輸出未加反饋，輸出電壓均由高頻變壓器的匝數(shù)來確定。

變壓器設(shè)計

變壓器的設(shè)計是整個電源設(shè)計的關(guān)鍵，它的好壞直接影響電源性能。

磁芯及骨架的確定

由于本文選用漆包線繞制，而且EE型磁芯的價格低廉，磁損耗低且適應(yīng)性強，故選擇EE22，其磁芯長度A=22mm。從廠家提供的磁芯產(chǎn)品手冊中可查得磁芯有效橫截面積SJ=0.41cm2，有效磁路長度1=3.96cm，磁芯等效電感AL=2.4μH／匝2，骨架寬度b=8.43mm。

確定最大占空比Dmax

根據(jù)公式：

其中，UOR=135V，直流輸入最小電壓值UImin=90V，MOSFET的漏-源導(dǎo)通電壓UDS(ON)=10V，代入上式得：Dmax=64.3％，接近典型值67％。Dmax隨著輸入電壓的升高而減小。

計算初級線圈中的電流

輸入電流的平均值IAVG為