教你如何实现高效小型化的开关电源设计方案

短路事故，必须有“死区”时间，这时仍靠二极管D导通。SR的开关瞬时要与续流二极管的通断瞬时密切配合，因此对开关速度要求很高。另外，从成本综合考虑，选用IRL3102。

　　变压器的设计跟一般正激式变换器变压器设计差不多，只是要考虑同步整流管的驱动。所选用的同步整流管的驱动开通电压为4V左右，电路输出电压为3.3V，输出端相当于一个降压型电路，占空比最大为0.5，所以变压器副边电压至少为6.6V.因为MOSFET的栅-源间的硅氧化层耐压有限，一旦被击穿则永久损坏，所以实际上栅-源电压最大值在20~30V之间，如电压超过20V，应该在栅极上接稳压管。

　　输入电压范围的调制

　　工作在高频高压条件下的小功率电源，输入电压范围的调节会出现困难。不但调整率很差，而且在输入电压超过一定值时，电源无输出，或输出电压不稳定。原因是高压小功率电源的占空比很小，工作时的导通脉宽很窄(呈窄脉冲工作状态)。当输入电压升高时，输出能量不变，脉冲宽度变窄，幅度加长。输入电压升高到一定限度，控制电路呈失控状态，无法实现有效的闭环控制，导致整个电路关闭。为解决这个问题，经过分析试验，设计了一个输入电压调节电路，如图5所示。

　　图5：输入电压调节电路

　　它实际上是一个输入电压预稳压电路，输入电压经过它，成为基本稳定的电压，再加到主电路(开关电路)上。

　　经过调试，试验和长期装机应用，证明了该电路的稳定与可靠。下图表1是设置输入电压调节电路与没有设置时的实测数据。为简化起见，这里只给出输出主电路(25kV)参数。明显看出，加了该电路后，输入电压调整率大大提高，输入电压调节范围也增至250V。

　　表1：输入电压变化对输出电压的影响

　　由于上电时，输入端瞬间冲击电流很大，对输入电压调节电路造成危害。为此，还专门设计了输入缓冲电路。

　　实验结果和波形分析

　　开关管S1和S的Uds波形如图6所示，RefA为S管压降波形，50V/div,RefB为S1管压降波形，50V/div.电路此时工作在Vin= 60V左右，S1和S的开关应力大概为120V，D=0.5左右。

　　图6：开关管S和S1的uds波形

　　图7为变压器输出电压，也就是同步整流管SR1和SR的驱动信号，正的部分为SR的驱动信号，负的部分为SR1的驱动信号。

　　图7：同步整流管的驱动波形

　　实验所得波形和分析的波形基本吻合，只是在开关转换瞬间，电压有小尖峰，这是由电路的杂散参数引起的。该电路的工作效率经过测量大约在90%左右，基本达到设计的要求，具有实用性的价值。

　　结语

　　本文基于开关电源中正激和反激式有着电路拓扑简单，输入输出电气隔离等优点，提出了一种高效小型化的开关电源设计方案，通过方案中的电源开关的设计表明，有源逆变加同步整流电路用在低压大电流的正激式电路设计中，不加PFC电路时，能够取得很高的效率，从而证实了本方案的可行性。