探討通過(guò)USB獲得高效雙軌電源的方法

　　由于初級(jí)線圈與次級(jí)線圈之間的磁通量，當(dāng)初級(jí)電路開(kāi)路時(shí)，電感器中存儲(chǔ)的但正在崩潰的磁場(chǎng)在次級(jí)端中感應(yīng)出了足夠高的電壓（》VOUT），使二極管正偏。電流的初始值為I2=IPK/n。在二極管正偏期間，次級(jí)線圈上的電壓將為（VOUT+0.7）。這也可以看作初級(jí)端電壓向下變換為VOUT/n。因此，當(dāng)開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，它必須承受的實(shí)際電壓是：

　　這個(gè)公式強(qiáng)調(diào)了反激轉(zhuǎn)換器相對(duì)于有相當(dāng)輸入輸出電壓的升壓轉(zhuǎn)換器的優(yōu)勢(shì)，即當(dāng)開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，降低了它必須承受的電壓。事實(shí)上，“關(guān)斷”周期的電壓降低到一個(gè)值，該值由變壓器線圈匝數(shù)比確定。這樣就可以使用較低擊穿電壓的MOSFET。另外，在升壓轉(zhuǎn)換器拓?fù)渲?，二極管必須同時(shí)承受“開(kāi)啟”時(shí)的高電流，以及“關(guān)斷”時(shí)的高反向電壓。而在反激轉(zhuǎn)換器中，次級(jí)端的二極管在電流較低時(shí)（IPK/n），需要承受高電壓。這樣就允許使用較小電容的二極管，從而獲得較快的開(kāi)關(guān)速度，因而減少了能耗，提高了效率。

　　雖然這超出了我們的電流范圍，您仍可以計(jì)算輸出電壓，方法是讓L1中的能量輸入量等于傳送給負(fù)載RLOAD的能量。穩(wěn)態(tài)時(shí)，輸出與開(kāi)關(guān)的占空比D以及開(kāi)關(guān)工作的頻率有關(guān)，即開(kāi)路輸出電壓公式為：

　　在圖2的實(shí)際電路中，可以找到圖1基礎(chǔ)反激電路的所有元件。不過(guò)，這里做了一些微調(diào)，以實(shí)現(xiàn)更好的運(yùn)行穩(wěn)定性。例如，配置兩只輸出二極管，這樣就可以獲得雙軌輸出。另外，正電壓軌反饋由R4和R5構(gòu)成的分壓器采樣，其電平由電容C2做平順。普通的555非穩(wěn)態(tài)工作時(shí)也可能產(chǎn)生輸出波形，這是由于時(shí)序電容（C1）通過(guò)R1和R2的和，從VCC充電，并通過(guò)R2放電。在所使用的電阻值（即R2》》R1）下，占空比接近50%。充電/放電電壓被內(nèi)部設(shè)定為VCC/3和2VCC/3（即，如果在5V下運(yùn)行，則分別為1.67V和3.33V）。沒(méi)有反饋時(shí)，圖2中給出的開(kāi)環(huán)輸出電壓約為20V。

　　反饋工作原理如下：晶體管Q1關(guān)斷，直到其基極電壓（VBE）約為0.55V。這樣，輸出電壓可依照以下公式計(jì)算：

　　由于反激的作用，輸出電壓持續(xù)升高，Q1被驅(qū)動(dòng)得更厲害，使其集電極電壓下降。由于集電極連接到555定時(shí)器的控制輸入端，其標(biāo)稱(chēng)的上限約為（2VCC/3），于是使電容以相同的速率充放電，但處于一個(gè)狹窄的電壓區(qū)間。其效果是，同時(shí)減小了用于驅(qū)動(dòng)MOSFET開(kāi)關(guān)的輸出脈沖的開(kāi)關(guān)次數(shù)。頻率與占空比（D）上的凈變動(dòng)使VOUT下降，最終降低了反饋電壓，也減少了Q1的“導(dǎo)通”時(shí)間。

　　電路需謹(jǐn)慎設(shè)置的其中一項(xiàng)是反激變壓器。經(jīng)過(guò)測(cè)試，多款自制變壓器的工作性能良好。最終確定的方案是重新使用一個(gè)RFI抑制電感的磁芯，它主要出現(xiàn)在電視機(jī)開(kāi)關(guān)電源的電源輸入端。變壓器初級(jí)采用多股繞線，以減少串聯(lián)電阻。例如，使用四股0.3mm絕緣銅線，緊密纏繞七匝，所得初級(jí)電感為30μH，測(cè)得電阻為0.03Ω。較低的線圈電阻減少了電感器在開(kāi)關(guān)時(shí)產(chǎn)生的焦耳熱，從而達(dá)到更高的效率。RS-Electronics（RS庫(kù)存號(hào)647-9446，由Epcos生產(chǎn)）現(xiàn)有一款適用的、市場(chǎng)上可以買(mǎi)到的鐵氧體磁芯和繞線骨架套件。

　　進(jìn)一步的優(yōu)化做法是，D1和D2采用大電流、高速、低正向壓降的肖特基二極管。在MOSFET的柵極另加一只反偏二極管，以減少RFI。5VUSB線上加一個(gè)100