双路输出DC/DC变换器小型化设计

绕组肖特基整流管正向压降;

　　UF2：反馈电路中高速开关整流管正向压降;

　　UDS(ON)：开关管导通电压。

　　另外，-5 V在本设计中输出因有79L05，故考虑其最小压差2.5 V，该路输出的绕组电压考虑7.5 V。在空间允许的情况下可采用非隔离DC/DC电路进行稳压，可适当增加其效率。

　　下面是变压器选择设计参数：

　　视在功率： PT=P0+P0/η(η取0.98)

　　面积乘积：

　　KW：变压器窗口系数，一般取0.3;

　　J：电流密度，取5 A/mm2;

　　Kf：波形系数，取4;

　　则AP=0.005 cm4。

　　根据AP查磁芯手册，磁芯选择EPC13(3F3材料)。

　　原边匝数：

　　因n=5，取Ns1(+5 V)为6匝，于是Np=Ns1·n=30，Ns2(-5 V)=9，反馈绕组匝数：NF=14。

　　为了避免磁芯饱和，在磁回路中加入一个适当的气隙，计算如下：

　　在选择绕组线径时，考虑趋肤效应和临近效应，反馈绕组采用#31AWG线双线并绕。绕线长度尽可能短，为减小损耗，尽可能减小变压器的漏感，原边绕组和负边绕组采用间绕方式。在变压器的绕制中注意两点：(1)将变压器的原边绕组放在骨架的最内层，可减少原边线圈的平均每匝长度，从而减少原边绕组的杂散电容。同时，由于原边绕组在变压器的最内层，可以被变压器的其他绕组所屏蔽，从而减少变压器与其他邻近元件的噪声耦合。(2)将辅助供电绕组放在变压器的最外层，可增强该绕组与其他副边绕组的耦合而减弱与原边绕组的耦合。由于增强了与副边绕组的耦合，辅助供电绕组上的电压可以更准确地跟随输出电压变化。同时由于减弱了与原边绕组的耦合，可减少由于初级漏感尖峰而引起的偏置绕组电压尖峰。这两方面都增强了输出电压调节性能。

　　3.3 输出LC滤波器的选择

　　由输出电感和输出电容所组成的滤波器，在滤波器谐振频率点处的环路响应上具有两个极点。由于滤波器为损耗相当低的谐振电路，因而在接近谐振频率点处的增益和相位的变化相当突然。因此，用于调整环路响应的极点和零点应避开该频率区域或者对此谐振加以补偿。适当地选择输出滤波器的谐振频率点可以降低反馈环路设计的复杂性。谐振频率点的位置应允许设计者采用有限数目且数值合理的补偿元件来调整得到所需要的响应特性。输出电容的ESR具有一个零点，可以对滤波器的一个极点进行补偿。但是，对于低ESR的钽电解电容，通常其零点所对应的频率过高，在所希望的环路带宽内不能够充分地抵消滤波器的影响。在某些可以使用标准低ESR电解电容的情况下，较高的ESR使得ESR零点位于足够低的频率点上，从而增加了有效的附加相位裕量。 输出滤波电容为足够多的电容并联在一起使用最为合理。

　　4 实验结果

　　笔者通过对以上设计数据进行优化和微调，研制出符合设计要求的样机(如图3)，常温条件下测试结果见表1.

　　图3 样机照片

　　表1 样机测试结果

　　4 结语

　　最后对开关电源进行了高低温实验，分别在-45 ℃和85 ℃的条件下考核，实验结果表明该电源可以在-45~85 ℃条件下正常工作，达到了设计要求，表明该电源运行可靠，输出稳定。