一种自激式多路输出稳压开关电源的设计(2)

　　2 .2  电源反馈电路原理

　　图2 中方框图是自激电路，是本论文的核心，是电源的脉冲生成及控制部分。三极管工作于开关状态，开通与截止的时间受PC817 输出端电流和取样电阻R7的影响。用示波器可观察到图2 方框图中稳压管，三极管，取样电阻都工作于矩形脉冲下。下面简要分析一下反馈回路实现稳压的工作过程。当输出电压Uo发生波动时，通过取样电阻R16 、R17分压后，就使TL431 上的光耦输入电流If产生相应的变化，进而使PC817 中输出电流Ic改变，Ic的改变使三极管基极的电流Ib改变，进而改变了基极电压Ub ，改变了三极管的导通时间，从而改变了开关管的导通时间，即占空比D，使Uo产生了相反的变化，以保持Uo的稳定。上述稳压过程可归纳为:Uo ↑→If ↑→Ic ↑→Ib ↑→Ub ↑→D↓→Uo ↓。如此一个循环后Uo下降，使电源达到稳定。

　　开关管电压波形如图3 。

图3  开关管波形图

　　图3 是输入AC220 V，输出空载、半载及全载时，开关管漏极和源级两点的输出波形图，示波器为10 倍衰减，图形显示纵坐标为5 V/div，横坐标为2 μs/div。

　　可见开关频率随负载的大小而反比例变化。

　　3  结束语

　　根据上述原理，进行了电源设计并制作了样机，调试后性能稳定。如图3 是电源输入AC220 V，开关管漏源级在电源空载、半载及全载时的波形。表1 是在空载、半载及全载时所测的四路输出电压值。

表1  四路输出实测结果

　　此电源电路简单，自激电路设计新颖，所用元件少，效率达到82 %以上，纹波电压90 mV，因此完全符合设计要求。此外开关管占空比与输入交流电压成正比，与频率成反比。当电压从低调到AC220 V 时，从示波器看开关管漏源极波形会发现开关频率从不到100 kHz 上升至电源空载时图3 中a图所示的电源空载频率300 kHz 。当电源工作于设计要求的电压时，负载不随输入电压变化，再从示波器看开关管漏源极波形时会发现，输入电压不变的时候，开关管的工作频率与负载大小成反比。因而此电源能够适应输入与输出宽范围变化的工作环境。由于此电源工作于几百千赫兹的频率，效率比较高，所以要求开关管用高频率开关管。此电源还可稍做修改，将TL431 改为TLV431 ，再把R16 、R17换个阻值，其它无须更改即可将输出5 V/3 A改为3 。3 V/4 A 输出，也可将±9 V变压器绕组增加2 圈或4 圈，分别将三端稳压器改为7812 与7912 、7815 与7915 ，这样可输出±12 V，±15V的电压，此时电流不超0。6 A。此电源应用范围广，输出电压精度却不低。