基于磁放大器的ATX電源的設(shè)計

3 3．3V磁放大器穩(wěn)壓電路的設(shè)計
PC開關(guān)電源中的3．3V磁放大器穩(wěn)壓電路如圖3所示。磁放大器由取樣電路(R24和R26)、可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器(TL43 1)、磁復(fù)位控制電路(3A／40V的PNP功率管TIP32)、可控磁飽和電感器(L4)等構(gòu)成。3．3V電壓經(jīng)過R24和R26分壓后獲得取樣電壓UO，接至TL431的輸出電壓設(shè)定端(UREF)，與TL43 1中的2．5V帶隙基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較后獲得誤差電壓Ur，經(jīng)R27加到VT2的基極上，VT2的集電極電流經(jīng)過超快恢復(fù)二極管VD9(UF4002)流到L4的右端。輸出整流管和續(xù)流二極管公用一只由安森美公司生產(chǎn)的MBR2045型20A／45V肖特基對管VD7，內(nèi)含整流管VD7a和續(xù)流二極管VD7b。C14為輸出濾波電容器。由L6、C15構(gòu)成后置濾波器。

現(xiàn)對磁放大器的工作原理分析如下：當(dāng)單片開關(guān)電源內(nèi)部的MOSFET導(dǎo)通時，輸出整流管VD7a截止，VD7b導(dǎo)通，由儲存在C14、C15上的電能繼續(xù)給負(fù)載供電。此時L4對高頻開關(guān)電流呈高阻抗。當(dāng)MOSFET關(guān)斷時，VD7a并不立即導(dǎo)通，而是經(jīng)過一段延遲時間才能導(dǎo)通。由于磁復(fù)位電流的存在，二次繞組的正向電流必須先將磁復(fù)位電流抵消掉，L2上才能流過正向電流，使L2進(jìn)入磁飽和狀態(tài)并呈現(xiàn)低阻抗，進(jìn)而VD7a導(dǎo)通。磁復(fù)位的持續(xù)時間即阻斷輸出的延遲時間。此后輸出被接通，除給負(fù)載供電之外，還有一部分能量儲存在輸出濾波電容器C14、C15中，以便在VD7a截止時能維持輸出電壓不變。
舉例說明，當(dāng)負(fù)載突然變輕而導(dǎo)致UO1(3．3V)輸出電壓升高時，取樣電壓UQ也隨之升高，進(jìn)而使誤差電壓Ur升高。Ur經(jīng)過VT2、VD9輸出的磁復(fù)位電流增大，使磁復(fù)位時間延長，輸出脈沖寬度減小，使UO1又降至3．3V。反之亦然。因此，磁放大器可等效于一個脈寬調(diào)制器，通過精細(xì)調(diào)節(jié)脈沖寬度，可達(dá)到精密穩(wěn)壓目的。這就是磁放大器的穩(wěn)壓原理。
傳統(tǒng)的鐵氧體磁心采用晶態(tài)結(jié)構(gòu)的材料，其原子在三維空間內(nèi)做有序排列而形成點陣結(jié)構(gòu)。而非晶態(tài)合金是指物質(zhì)從液態(tài)(或氣態(tài))急速冷卻時，因來不及結(jié)晶而在常溫下原子呈無序排列狀態(tài)。非晶態(tài)合金的制造工序簡單，節(jié)能效果顯著，它屬于新型綠色環(huán)保材料。非晶態(tài)合金具有高磁導(dǎo)率、高矩形比、磁心損耗低、高溫穩(wěn)定性好等優(yōu)點，這種材料適合制作可控磁飽和電感器，用于計算機(jī)的ATX電源中。
L4采用美國Metglas公司生產(chǎn)的MP1305P4AS型高性能非晶態(tài)合金磁環(huán)，用φ0．10mm漆包線均勻繞制7匝。常用非晶態(tài)磁環(huán)典型產(chǎn)品的主要參數(shù)見附表。MP1 305P4AS型號中的“13”代表外徑為1 3mm(標(biāo)稱值)， “5”代表高度為5mm(標(biāo)稱值)。其磁路長度為3．46cm，有效橫截面積為0．057cm2，質(zhì)量為1．50g，飽和磁通密度為0．57T，矩形比為0．86，電阻率為0．142μΩ?cm，磁心損耗為318mW，長期工作溫度120℃，居里點溫度為225℃(超過此溫度時磁滯現(xiàn)象會消失)。
MP1 305P4AS的B-H曲線(亦稱磁滯回線)如圖4所示，B代表磁通密度(單位是T)，H代表磁場強(qiáng)度(單位是A／m)，圖中的實線和虛線分別對應(yīng)于100kHz、200kHz開關(guān)頻率。

4 145W多路輸出式PC開關(guān)電源的主電路設(shè)計
由單片開關(guān)電源集成電路TOP247Y構(gòu)成145W多路輸出式PC開關(guān)電源的主電路如圖5所示。交流輸入電壓范圍是90～1 30V(典型值為110V)或180～265V(典型值為220V)。3路輸出分別為UO1(+1 2V，4．75A)；UO2(+5V，1 1A)，UO3(+3．3V，10A)。為了能與AT電源兼容，高頻變壓器并沒有專門的+3．3V繞組，而是利用5V繞組電壓，通過外部磁放大器電路獲得+3．3V輸出，這樣可簡化高頻變壓器的設(shè)計。利用磁放大器還能進(jìn)一步提高了穩(wěn)壓性能?？傒敵龉β蕿?45W，峰值輸出功率可達(dá)160W。增加了遙控通／斷電路，能遠(yuǎn)程控制開關(guān)電源的通、斷狀態(tài)。其電源效率η≥71％。當(dāng)輸入功率僅為0．91W時，輸出功率可達(dá)0．5W，其功耗僅為0．41W，符合在這種情況下電源功耗不得超過1W的規(guī)定。S為110V／220V交流輸入電壓選擇開關(guān)。利用晶體管VT2、VT3、電阻R1、R2、R3、R5和R6來代替均衡電阻，構(gòu)成濾波電容C2、C3的均壓電路。