一种高精度的自激式多路输出稳压开关电源的设计

摘要:提出了一种高精度的自激式多路输出稳压开关电源，较以往多路输出开关电源，所用元件极少，其中自激控制部分仅用11 个常用元件实现，但是其输出电源精度却很高。而且只需稍做修改，就可将电路中±9 V转换为±12 V，±15V，其中主回路稍作修改也可改为3 。3 V/4 A精确输出。此电源电路简单，适用范围广。

0 引 言

开关电源是一种利用开关功率器件并通过功率变换技术而制成的直流稳压电源。它具有体积小、重量轻、效率高、对电网电压及频率的变化适应性强的特点。开关电源又被称为高效节能电源，内部电路工作在高频开关状态，自身消耗的能量很低，一般电源效率可达80 %以上，比普通线性稳压电源提高一倍。

开关电源的主电路拓扑有很多种，从DC/DC 变换输入与输出间有无变压器隔离，开关电源分为有变压器隔离和无变压器隔离，每类又有几种拓扑，即Buck(降压型)、Boost (升压型)、Buck-Boost (升压-降压型)、Cuk(串联式)及Sepic (并联式)等;按激励方式分，有自激式和它激式;按控制种类包括PWF(调频式)、PWM(调宽式)、PAM(调幅式)和RSM(谐振式)4 种;按能量传递方式有连续模式和不连续模式。用的最多的是调宽式变换器。调宽式变换器有以下几种:正激式(Forward )、反激式(Feedback )、半桥式(Half Bridge Mode )、全桥式(Full Bridge Mode )及推挽式(Push Draw Mode )等。若按开关管的开关条件可分为硬开关(Hardswitching)和软开关(Softswitching)两种。根据对开关电源的各种拓扑和控制方式的技术要求，工程实际的实现难易，电器性能及成本等指标的总结，本文选用有变压器隔离的自激型反激式拓扑来实现这款多路输出高精度的开关电源。

1 开关电源的原理

多路输出高精度的开关电源原理如图1 所示。

图1 开关电源原理图

一般开关电源由图1 中所示四部分组成。输入电路主要由防雷、滤波、浪涌电流抑制、整流电路等构成。

作用是把输入电网交流电源转化为符合电源输入要求的直流电源。变换电路含开关电路、变压器及RCD 吸收电路等，是开关电源能量变换的主通道。控制电路含取样电路，本论文采用大阻值电阻分压取样，含基准电源，此处用TL431 产生2 。5V 基准电源。此外还有误差放大及脉冲驱动电路，取样的误差信号经光耦线性放大误差信号同时反馈产生驱动开关管的矩形脉冲，达到调节输出电压的目的。输出电路包含整流、滤波，把输出电压整流成脉动直流，并平滑成低纹波直流电压。本论文实现的电源，具有设计简单，体积小，效率高，纹波小及适用范围广的优点。

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