一種高精度的自激式多路輸出穩壓開關電源的設計

　　2 開關電源的設計與實現

　　多路輸出高精度的開關電源的主要設計要求如下:

　　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

　　負載調整率:≤3 %.

　　2 .1 設計原理

　　圖2 是自激式多路輸出穩壓開關電源的原理圖。

　　圖中X1_C1 、X1_C2 、Y_C1 、Y_C1及L 組成EMI 電路，用來濾除電網中的共模差模信號，同時避免開關電源對電網造成污染。L 為共模扼流圈，共模扼流圈是開關電源、變頻器、UPS 電源等設備中的一個重要部分。當工作電流流過兩個繞向相反的線圈時，產生兩個相互抵消的磁場，如果有共模干擾信號流過線圈時，線圈對共模信號即呈現出高阻抗，產生很強的阻尼效果，達到衰減干擾信號作用。X1_C1 、X1_C2 、Y_C1及Y_C2為安規電容，其中X1_C1與X1_C2為X 安規電容，Y_C1和Y_C2為Y 安規電容，它們用在電源濾波器里，與L 起到電源濾波作用，分別對共模，差模工擾起濾波作用。安規電容的特性是電容器失效后，不會導致電擊穿，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、動作快和無續流等特點，被廣泛用于電子設備防雷。

　　開關電源系統壓敏電阻相當于D 級防雷器，對于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，開機時，220 V交流電經過整流后對大電容充電，而電容的特性是瞬間充電電流為最大，從而對前邊的橋和保險絲帶來沖擊，容易造成器件上電時損壞，為了提高電源設計的安全系數，常在保險之后加入電阻進行限流，電阻越大時，雖然限流效果好，但是電阻消耗的電能也是很大的，開關電源啟動后，限流電阻已沒有作用，反而浪費電力。為了達到較好限流效果而又省電，現在的開關電源經常采用負溫度熱敏電阻作限流使用，吸收浪涌電流。負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雜度，此處避免了使用繼電器等組成的防浪涌電路，經過試驗，達到了非常好的效果。變壓器T，RCD(R2 ，C1 ，D1 )吸收電路及開關管構成了此電源的能量轉換電路，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，又作為儲能器件。此變壓器采用EI 骨架，初級線圈電感量在1 .2 ～1 .3 mH 之間，在繞制變壓器時，自激繞組要靠外圈，初級繞組分兩組疊加，一組在內，一組在外，可防止磁通飽和影響電源效率。此變壓器屬于常規變壓器，不再多述，開關管的選取要注意漏源級的耐壓，最大工作電流，導通電阻，耗散功率及一些開關時間等。RCD 吸收電路的功能是吸收因變壓器初級繞組在工作時產生的自感電勢，避免在開關管集電極截止瞬間出現過高的反峰高電壓損壞開關管而設的。開關管工作時一直處于導通與截止，循環工作，所以吸收回路一直是有電流通過的，這個電流的大小隨開關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，就會降低開關電源的效率。然而，如R 值過大，MOS 管就存在著被擊穿的危險。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。