基于多路單端反激式開關(guān)電源的設(shè)計(jì)方案

3.6反饋回路設(shè)計(jì)

開關(guān)電源的反饋電路有四種類型：基本反饋電路、改進(jìn)型基本反饋電路、配穩(wěn)壓管的光耦反饋電路、配TL431的光耦反饋電路。本設(shè)計(jì)采用電壓調(diào)整率精度高的可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器TL431加線形光耦PC817A構(gòu)成反饋回路。

TL431通過(guò)電路取樣電阻來(lái)檢測(cè)輸出電壓的變化量ΔU，然后將采樣電壓送入TL431的輸入控制端，與TL431的2.5 V參考電壓進(jìn)行比較，輸出電壓UK也發(fā)生相應(yīng)變化，從而使線性光電耦合器中的發(fā)光二極管工作電流發(fā)生線性變化，光電耦合器輸出電流。

經(jīng)過(guò)光電耦合器和TL431組成的外部誤差放大器，調(diào)節(jié)TOP223Y控制端C的電流IC，調(diào)整占空比D（IC與D成反比），從而使輸出電壓變化，達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。

對(duì)于電路中的反饋部分，開關(guān)電源反饋電路僅從一路輸出回路引出反饋信號(hào)，其余未加反饋電路。這樣，當(dāng)5 V輸出的負(fù)載電流發(fā)生變化時(shí)，定會(huì)影響12 V輸出的穩(wěn)定性。

解決方法是給12 V輸出也增加反饋電路。另外，電路中C10為TL431的頻率補(bǔ)償電容，可以提高TL431的瞬態(tài)頻率響應(yīng)。R5為光電耦合器的限流電阻，R5的大小決定控制環(huán)路的增益。電容器C13為軟啟動(dòng)電容器，可以消除剛啟動(dòng)電源時(shí)芯片產(chǎn)生的電壓過(guò)沖。

下面主要是確定R4~R8的值：

按照應(yīng)用要求，對(duì)5 V電源要求較高，但也要兼顧12 V電源，權(quán)衡反饋量，將R7，R8的反饋權(quán)值均設(shè)置為0.6，0.4，各個(gè)輸出的穩(wěn)定性均得到保障和提高。

只有5 V輸出有反饋時(shí)，如R4，R7取值均為10 kΩ，此時(shí)電流IR7 =250μA，分權(quán)后，R7分得150μA、R8分得150μA.根據(jù)TL431的特性知，Vo，VREF，R7，R8，R4之間存在以下關(guān)系：

式中：VREF為TL431參考端電壓，為2.5 V；Vo為TL431輸出電壓。根據(jù)電流分配關(guān)系得（單位：kΩ）：

式中：VF為光耦二極管的正向壓降，由PC817技術(shù)手冊(cè)知，典型值為1.2 V.先取R5=390Ω，可得R6=139Ω，取標(biāo)稱值150Ω。

3.7控制回路

由電容C7和電阻R12串聯(lián)組成。C9用來(lái)濾除控制端的尖峰電壓并決定自動(dòng)重啟動(dòng)時(shí)序，并和R12一起設(shè)定控制環(huán)路的主極點(diǎn)為反饋控制回路進(jìn)行環(huán)路補(bǔ)償。由數(shù)據(jù)手冊(cè)知，C9選擇47μF/25 V的電解電容，當(dāng)C9 =47μF時(shí)，自動(dòng)重啟頻率為1.2 Hz，即每隔0.83 s檢測(cè)一次調(diào)節(jié)失控故障是否已經(jīng)被排除，若確認(rèn)已被排除，就自動(dòng)重啟開關(guān)電源恢復(fù)正常工作。R12取6.2Ω。

4方案的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)以上方案設(shè)計(jì)的方法和規(guī)范，設(shè)計(jì)出的一種基于TOP223Y雙路+5 V/3 A，+12 V/1 A輸出的反激式開關(guān)電源。在寬范圍85~265 VAC的輸入范圍下對(duì)其性能進(jìn)行了測(cè)試，如表1所示。

由以上選取的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出，+5 V/3 A（反饋權(quán)重0.6，負(fù)載500Ω）輸出的電壓調(diào)整率為SV =±0.18%，輸出的紋波電壓為39 mV，輸出的最大電流為3.2 A；+12 V/1 A（反饋權(quán)重0.4，負(fù)載750Ω）輸出的電壓調(diào)整率為SV =±0. 3%，輸出的紋波電壓為68 mV，輸出的最大電流為1.10 A.

該電源在滿載狀態(tài)時(shí)，功率可達(dá)27.6 W，最大占空比為0.60，電源效率為83.1%，開關(guān)電源具有良好的性能，滿足應(yīng)用要求。

5結(jié)語(yǔ)

本文所設(shè)計(jì)的開關(guān)電源方案，芯片的高度集成化，外圍電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。電源的性能通過(guò)參數(shù)的調(diào)節(jié)仍有提升的空間。雙輸出雙反饋異權(quán)重的設(shè)計(jì)使開關(guān)電源的更加實(shí)用靈活，不同的保護(hù)電路的設(shè)計(jì)，使電源的實(shí)用更加安全可靠，該方案所設(shè)計(jì)的電源在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)良好。