基于磁放大器的PC电源——ATX电源的设计

4 145W多路输出式PC开关电源的主电路设计

由单片开关电源集成电路TOP247Y构成145W多路输出式PC开关电源的主电路如图5所示。交流输入电压范围是90～1 30V(典型值为110V)或180～265V(典型值为220V)。3路输出分别为UO1(+1 2V，4．75A)；UO2(+5V，1 1A)，UO3(+3．3V，10A)。为了能与AT电源兼容，高频变压器并没有专门的+3．3V绕组，而是利用5V绕组电压，通过外部磁放大器电路获得+3．3V输出，这样可简化高频变压器的设计。利用磁放大器还能进一步提高了稳压性能。总输出功率为145W，峰值输出功率可达160W。增加了遥控通／断电路，能远程控制开关电源的通、断状态。其电源效率η≥71％。当输入功率仅为0．91W时，输出功率可达0．5W，其功耗仅为0．41W，符合在这种情况下电源功耗不得超过1W的规定。S为110V／220V交流输入电压选择开关。利用晶体管VT2、VT3、电阻R1、R2、R3、R5和R6来代替均衡电阻，构成滤波电容C2、C3的均压电路。

该电路能降低电阻损耗。在设计电路时，VT2采用MPSA42型高压NPN晶体管，VT3采用MPSA92型高压PNP晶体管，二者为互补对管，主要参数如下：U(BR)CEO=300V，IC=0．5A，PD=0．625W，hPE=25倍。当S断开时就选择220V交流电。此时C2与C3相串联，总电容量变成6601μF。





RV是压敏电阻，当电网上的浪涌电压超过275V时RV迅速被击穿，能起到钳位保护作用。RT为负温度系数的热敏电阻，在上电时起到限流保护作用。交流输入端的EMI滤波器由C18、 C19、C1，共模扼流圈L3、C20、C22、C23和R10组成。其中C1、C22和C23均为安全电容(X电容)。R10为泄放电阻，断电时可将电容上所积累的电荷泄放掉。电源启动时的欠电压值是由R3、R5和R6的总串联电阻值来决定的，当交流电源电压低于180V时禁止启动开关电源。另外，电阻R4、R14、R23和晶体管VT1还在X引脚构成一个独立的欠电压保护电路，电源被启动后允许在低于140V直流电压的情况下继续工作。R7为延迟电阻。

由二极管VD1、稳压管VDz1～VDz3、C4以及二次侧电路中的R22和C9组成“稳压管／电容复位／钳位”保护电路。该电路能提供复位电压，无论在何种情况下都能将漏极电压钳制在安全范围以内(低于600V)。高频变压器的最大磁通密度应小于0．25T。复位电路还与自动降低最大占空比(Dmax)的电路配合工作，防止高频变压器出现磁饱和现象并且避免负载短路时损坏电路。能自动降低最大占空比的电路由R8、R13，C22，VDz4和VD5构成。

遥控通／断电路由R12、C7、R24、VT4、C15、R25、R26、光耦合器IC4和VD6组成。在开启状态下，IC4的输出信号使VT4导通，X引脚就通过电阻R12、VD6和R11接控制端C。在关闭状态下，IC4和VT4处于截止状态，X引脚经过R12和R24接外部+12V待机电源，使TOP247进入关闭状态。+12V待机电源通过R24和VD6给TOP247的控制端提供电流，使开关电源的功耗降至2mW。R11为偏置电阻。

精密光耦反馈电路由光耦合器IC2(SFH615A)、可调式精密并联稳压器IC3(TL431)组成。该开关电源以5V作为主输出，12V为辅助输出。3．3V则是5V绕组电压通过外部磁放大器电路后获得的。