一种高精度的自激式多路输出稳压开关电源的设计

　　2 开关电源的设计与实现

　　多路输出高精度的开关电源的主要设计要求如下:

　　输入电压:AC132 V～264 V

　　输入频率:50/60 Hz

　　输出四路电压:U1 24 V/0.5 A、U2-9 V/0.8 A、

　　U3 9 V/0.8 A、U4 5 V/3 A

　　输出功率:40 W

　　纹波电压:≤100 mV

　　负载调整率:≤3 %.

　　2 .1 设计原理

　　图2 是自激式多路输出稳压开关电源的原理图。

　　图中X1_C1 、X1_C2 、Y_C1 、Y_C1及L 组成EMI 电路，用来滤除电网中的共模差模信号，同时避免开关电源对电网造成污染。L 为共模扼流圈，共模扼流圈是开关电源、变频器、UPS 电源等设备中的一个重要部分。当工作电流流过两个绕向相反的线圈时，产生两个相互抵消的磁场，如果有共模干扰信号流过线圈时，线圈对共模信号即呈现出高阻抗，产生很强的阻尼效果，达到衰减干扰信号作用。X1_C1 、X1_C2 、Y_C1及Y_C2为安规电容，其中X1_C1与X1_C2为X 安规电容，Y_C1和Y_C2为Y 安规电容，它们用在电源滤波器里，与L 起到电源滤波作用，分别对共模，差模工扰起滤波作用。安规电容的特性是电容器失效后，不会导致电击穿，不危及人身安全。RV为压敏电阻，具有防雷作用，也可用TVS(瞬态电压抑制器)，由于压敏电阻具有良好的非线性特性、通电流大、残压水平低、动作快和无续流等特点，被广泛用于电子设备防雷。

　　开关电源系统压敏电阻相当于D 级防雷器，对于220V线路，压敏电阻的选取为，220×1 .4×1 .4=430 V，所以压敏电阻选型为470 V。RT 为热敏电阻，开机时，220 V交流电经过整流后对大电容充电，而电容的特性是瞬间充电电流为最大，从而对前边的桥和保险丝带来冲击，容易造成器件上电时损坏，为了提高电源设计的安全系数，常在保险之后加入电阻进行限流，电阻越大时，虽然限流效果好，但是电阻消耗的电能也是很大的，开关电源启动后，限流电阻已没有作用，反而浪费电力。为了达到较好限流效果而又省电，现在的开关电源经常采用负温度热敏电阻作限流使用，吸收浪涌电流。负温度热敏电阻的特性是，温度越高，电阻越小。为了减小电源体积及复杂度，此处避免了使用继电器等组成的防浪涌电路，经过试验，达到了非常好的效果。变压器T，RCD(R2 ，C1 ，D1 )吸收电路及开关管构成了此电源的能量转换电路，本电路采用单端反激，是一种比较成熟的电源变换电路，变压器既作为隔离器件，又作为储能器件。此变压器采用EI 骨架，初级线圈电感量在1 .2 ～1 .3 mH 之间，在绕制变压器时，自激绕组要靠外圈，初级绕组分两组叠加，一组在内，一组在外，可防止磁通饱和影响电源效率。此变压器属于常规变压器，不再多述，开关管的选取要注意漏源级的耐压，最大工作电流，导通电阻，耗散功率及一些开关时间等。RCD 吸收电路的功能是吸收因变压器初级绕组在工作时产生的自感电势，避免在开关管集电极截止瞬间出现过高的反峰高电压损坏开关管而设的。开关管工作时一直处于导通与截止，循环工作，所以吸收回路一直是有电流通过的，这个电流的大小随开关电源的功率大小而不同，使得吸收回路的元器件取值也不一样，RCD 吸收电路中的R 值如过小，就会降低开关电源的效率。然而，如R 值过大，MOS 管就存在着被击穿的危险。本电路选用10 kΩ/2 W，电容选用0.01 μF/1 kV，D1选用耐压1 kV的HER107 。输出电路主要包含整流滤波，三端稳压器及假电阻等。选用合适的滤波电容及假电阻可减小电源输出纹波和提高电源效率。