技術分享：開關電源中的輔助電源系統及其設計

1 引言

開關電源一般由功率主回路、輔助電源和控制回路組成。功率主回路主要用來給用戶負載供電，而開關電源的輔助電源主要用來給功率主回路的控制電路、驅動電路或電源系統的監控電路供電。

輔助電源的設計不但影響到整個電源的體積、效率、穩定性、可靠性和成本，而且還將影響到整個開關電源的設計策略。一個重要的原因就是隔離問題。例如在離線式開關電源中，如果其內部的輔助電源和功率主回路輸入共地，那么就需要用光耦或變壓器來對輸出電壓采樣信號進行隔離，見圖1。而如果是內部輔助電源和功率主電路輸出共地，則一般不需要對電壓采樣信號隔離，這時只需對驅動信號隔離。

圖1 輔助電源和輸入共地

2 開關電源輔助電源的特點及種類

由于所需輔助電源的功率一般較小，輔助電源應該力求簡單、可靠和小巧。根據輔助電源與功率主回路的關系，開關電源中的輔助電源可以分為兩大類：

(1)獨立型：輔助電源獨立于功率主回路。主要用于大功率或中功率電源系統，比如在通訊電源、ATX電源中，需要電源正常或失敗信號或電源遠程控制的功能時，在功率主回路即使不工作時，輔助電源也要正常供電。下面是幾種常見的獨立型輔助電源設計方法。

第一種方法： 傳統的線性電源作為輔助電源。它是用普通的矽鋼片低頻變壓器降壓后，又經過四只二極管全波整流，經C5、C6平滑濾波后加到三端穩壓器7815輸入端。電路見圖2：

圖 2 低頻變壓器構成的輔助電源這種設計中，低頻變壓器的體積往往選的足夠大，以滿足各種安全規范中對絕緣和漏電特性的要求。但由于它的簡單、可靠和方便，以及完全的隔離特性，所以在大功率開關電源系統中，低頻變壓器不會影響到整個電源的尺寸和造價時，它將是一個不錯的選擇。

第二種方法：一種不用低頻變壓器降壓的簡易輔助電源。它的實用電路見圖4。用兩只無極性的高頻電容C6 、C7，直接從兩路220V(經過輸入濾波電路之后)電網電壓中取得低頻脈動電壓，并串聯兩只電阻R2、R3限流。然后經過四只二極管全波整流，最后再輸入集成穩壓器7815，以提供所需電壓。IC輸入端并聯一只穩壓二極管箝位，防止浪涌電壓損壞7815。

圖 3 一種不用低頻變壓器降壓的簡易輔助電源

第三種方法：由自激式開關變換器構成非常輕巧的輔助電源，可以方便地產生多路輔助電源。圖4是由一個自激式反激式變換器構成的輔助電源。

圖 4 一種自激式反激式高頻變換器構成的輔助電源這個輔助電源適合于110/220Vac輸入。開始時由于通過R1、R2的基級驅動電流，Q1開始導通，繞組P2上的反饋電壓將加速Q1的開通過程。隨著Q1的導通，初級線圈P1上的電流將線性增加，而R3上的電流也線性增加，Q發射級電壓增加，導致R2上的電流減小，Q1開始關斷。由于P2上的反饋