基于自激推挽式小型化二次電源的設(shè)計(jì)

0 引言
在數(shù)模混合電路系統(tǒng)中，需要多個(gè)電源供電，為了減小外界供電電源的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)供電電路的小型化。本文基于電流反饋型自激推挽電路設(shè)計(jì)出了+10V，200mA和-10V，100mA輸出的電源，+10V除了給電路系統(tǒng)的模擬芯片供電外還要給單片及供電的電壓調(diào)節(jié)芯片供電，-10V給模擬芯片供電，實(shí)現(xiàn)了供電系統(tǒng)的小型化和低成本。

1 自激推挽式直流變換器的基本原理：
自激推挽式直流變換器的基本電路如圖1所示。參照?qǐng)D1，當(dāng)接通輸入直流電源Ui后，就會(huì)在分壓電阻R2上產(chǎn)生一個(gè)電壓，該電壓通過(guò)功率開關(guān)變壓器的Nb1和Nb2兩個(gè)繞組分別加到兩個(gè)功率開關(guān)V1和V1的基極上。由于電路的不完全對(duì)稱性使其中的一個(gè)功率開關(guān)首先導(dǎo)通。假設(shè)是功率開關(guān)Np1首先導(dǎo)通，那么功率開關(guān)Nb2集電極的電流流過(guò)功率開關(guān)變壓器初級(jí)繞組的二分之一V2，使功率開關(guān)變壓器的磁芯磁化，同時(shí)使其他的繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。在基極繞組Nb2上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)使功率開關(guān)V2的基極處于負(fù)電位的反向偏置而維持截至狀態(tài)。在另一個(gè)基極繞組Nb1上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)則使功率開關(guān)V1的集電極電流進(jìn)一步增加，這是正反饋的過(guò)程。其最后的結(jié)果使功率開關(guān)V1很快就達(dá)到飽和導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)幾乎全部的電源電壓Ui都加到了功率開關(guān)變壓器初級(jí)繞組的二分之一Np1上。繞組Np1中的電流以及由此引起的磁通也會(huì)線性的增加。當(dāng)功率開關(guān)變壓器磁芯的磁通量接近或達(dá)到磁飽和值+φS時(shí)，集電極的電流就會(huì)急劇地增加，形成一個(gè)尖峰，而磁通量的變化率接近于零，因此功率開關(guān)變壓器的所有繞組上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也接近于零。由于繞組Nb1兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)接近于零，于是功率開關(guān)V1的基極電流減小，集電極電流開始下降，從而使所有繞組上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)反向。緊接著磁芯的磁通脫離飽和狀態(tài)，促使功率開關(guān)V1很快進(jìn)入截至狀態(tài)，功率開關(guān)V2很快進(jìn)入飽和導(dǎo)通狀態(tài)。這時(shí)幾乎全部的輸入直流電壓Ui又被加到功率開關(guān)變壓器的另一半繞組Np2上，使功率開關(guān)變壓器磁芯的磁通直線下降，很快就達(dá)到了反向的磁飽和值-φS。上述過(guò)程周而復(fù)始，就會(huì)在兩個(gè)功率開關(guān)V1和V2的集電極形成方波電壓。

2 實(shí)際工作電路的設(shè)計(jì)及主要元器件的選擇
實(shí)際設(shè)計(jì)的電源電路如圖2所示，電阻R1、Rb1、Rb2，穩(wěn)壓二極管Dz，開關(guān)管V1、V2和變壓器的輔助繞組Nb1、Nb2構(gòu)成了啟動(dòng)電路；整流二極管VD1、VD2、VD3、VD4和電容C1、C2構(gòu)成了整流濾波電路；RL1、RL2為負(fù)載。各參數(shù)的選擇介紹如下：

2．1 輸入電感L的選擇
在Royer變壓器的初級(jí)繞組中間抽頭上串聯(lián)一個(gè)電感就構(gòu)成了電流反饋型電路。串聯(lián)電感后當(dāng)鐵心飽和時(shí)，開關(guān)管上出現(xiàn)一個(gè)幅值很大的電流尖峰，電流變化率di/dt很大，但由于電感電流不能突變，變壓器中心抽頭處的電壓將下降到地電位，因此可以消除開關(guān)管導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)出現(xiàn)的電流尖峰。實(shí)驗(yàn)中從場(chǎng)效應(yīng)管D端觀察到的波形如圖3.1、3.2所示。