電源適配器典型應(yīng)用電路

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電源適配器典型應(yīng)用電路

在各類電子設(shè)備中，不同的用電系統(tǒng)不僅對各種電壓組合有嚴(yán)格的要求，而且對這些電源電壓的諸多電特性也有較嚴(yán)格的要求，如電壓精度、負(fù)載能力（輸出電流）、電壓的紋波和噪聲、啟動延遲、上升時間、恢復(fù)時間、電壓過沖、斷電延遲時間、跨步負(fù)載響應(yīng)、跨步線性響應(yīng)、交叉調(diào)整率、交叉干擾等。
對于電源適配器應(yīng)用都希望只要負(fù)載不超過較大值，無論系統(tǒng)的各路負(fù)載特性如何變化，而各路電源電壓依然精確無誤。僅就這一點(diǎn)來講，目前絕大多數(shù)的多路輸出電源的特性不夠理想。
從圖可以看到，真正形成閉環(huán)控制的只有主電路（Up），其他的Uaux1、Uaux2等輔助電路都處于失控狀態(tài)。由控制理論可知，只有Up無論輸入、輸出如何變動（包括電壓變動、負(fù)載變動等），在閉環(huán)的反饋控制作用下都能保證相當(dāng)高的精度（一般優(yōu)于0.5%），也就是說Up在很大程度上只取決于基準(zhǔn)電壓和采樣比例。對Uaux1、Uaux2而言，其精度主要依賴以下幾個方面。

①T1的匝比，這里主要取決于Np1∶Np2或Np1∶Np3。
②輔助電路的負(fù)載情況。
③主電路的負(fù)載情況。
以上3點(diǎn)設(shè)定后，輸入電壓的變動對輔助電路的影響已經(jīng)很有限了。在以上3點(diǎn)中，作為一個具體的電源適配器變換器，主變壓器的匝比已經(jīng)設(shè)定，所以影響輔助電路輸出電壓精度較主要的因素為主電路和輔電路的負(fù)載情況。在電源適配器產(chǎn)品中有專門的技術(shù)指標(biāo)說明和規(guī)范電源的這一特性，即交叉負(fù)載調(diào)整率。
根據(jù)圖所示原理組成的實際電源適配器，其主控電路僅反饋主輸出電壓，其他輔助電路完全放開。此時假設(shè)主、輔電路的功率比為1∶1，實際測得主電路交叉負(fù)載調(diào)整率優(yōu)于0.2%，而輔助電路的交叉負(fù)載調(diào)整率大于50%。如何降低輔電路交叉負(fù)載調(diào)整率，較直接的方法就是給輔助電路加一個線性穩(wěn)壓調(diào)節(jié)器（包括三端穩(wěn)壓器和低壓差三端穩(wěn)壓器）。設(shè)計中應(yīng)堅持的原則如下。
①主電路實際使用的電流較小應(yīng)為較大輸出電流的30%。
②主電路電壓精度應(yīng)優(yōu)于0.5%。
③輔助電路的功率較好小于主電路功率的50%。
④輔助電路的交叉負(fù)載調(diào)整率不大于10%。

1．多路輸出電路方案
（1）確定多路輸出的技術(shù)指標(biāo)
假定要設(shè)計的電源適配器具有3路輸出：主輸出Uo1（5V，2A，10W）以及輔助輸出為Uo2（12V，1.2A，14.4W）和Uo3（30V，20mA，0.6W）。總輸出功率為25W，技術(shù)指標(biāo)見表。

各路輸出的穩(wěn)壓性能對于電路結(jié)構(gòu)和高頻變壓器的設(shè)計至關(guān)重要。通常，主輸出的穩(wěn)定性要高于輔助輸出?，F(xiàn)將+5V作為主輸出，其負(fù)載調(diào)整率SI≤±1%，其余兩路優(yōu)于±5%。
（2）確定反饋電路
多路輸出的反饋電路有4種類型：基本反饋電路、改進(jìn)型基本反饋電路、配穩(wěn)壓管的光耦反饋電路和配TL431的光耦反饋電路。其中第四種電路的穩(wěn)壓性能較好。利用表可選定反饋電路。
表可供多路輸出選擇的4種反饋電路

①基本反饋電路是利用反饋繞組間接獲取輸出電壓的變化信號，因此不需要使用光耦合器。該方案的電路較為簡單，但電源適配器的穩(wěn)定性不高，難以把負(fù)載調(diào)整率SI降至±5%以下。若僅為改善輕載時的負(fù)載調(diào)整率，可在輸出端并聯(lián)一只合適的穩(wěn)壓管，使其穩(wěn)定電壓UZ=Uo1，此時輕載下的SI＜±5%。
②改進(jìn)型（亦稱增強(qiáng)型）基本反饋電路的特點(diǎn)是在反饋電路中串聯(lián)一只22V的穩(wěn)壓管，再并聯(lián)一只0.1μF電容器。
③配穩(wěn)壓管的光耦反饋電路是利用一只穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓作為次級參考電壓，由穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓（UZ）、光耦合器中LED的正向壓降（UF）和用于控制環(huán)路增益的串聯(lián)電阻R1上的壓降（UR1）三者之和來決定輸出電壓值。當(dāng)UZ的偏差小于2%時，能將主輸出的負(fù)載調(diào)整率控制在±2%以內(nèi)，該電路的缺點(diǎn)是參考電壓的穩(wěn)定度不高，并且只對主輸出進(jìn)行反饋，其他各路輔助輸出未加反饋，因此輔助輸出的電壓穩(wěn)定性較差。
④配TL431的多路輸出光耦反饋電路是利用TL431型可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器構(gòu)成次級誤差電流放大器，再通過光耦合器對主輸出進(jìn)行精確的調(diào)整。除主輸出作為主要的反饋信號之外，其他各路輔助輸出也按照一定比例反饋到TL431的2.50V基準(zhǔn)端，這對于全面提高多路輸出式電源適配器的穩(wěn)壓性能具有重要意義。

電源適配器電路設(shè)計
根據(jù)上述原則設(shè)計的多路輸出式25W電源適配器電路如圖9-2所示。該電路采用一片TOP223Y型三端單片電源適配器芯片，交流輸入電壓的范圍是85～265V。高頻變壓器的次級有3個獨(dú)立繞組，僅在主輸出端（±5V）設(shè)計了帶TL431的光耦反饋電路。多路輸出式電源適配器有以下兩種工作方式。

①不連續(xù)模式（DCM），其優(yōu)點(diǎn)是在同等輸出功率的情況下，高頻變壓器能使用尺寸較小的磁芯。
②連續(xù)模式（CCM），其優(yōu)點(diǎn)是能提高TOPSwitch的利用率。多路輸出式電源適配器一般選擇連續(xù)方式，因高頻變壓器的尺寸不是重要問題，此時需關(guān)注的是多個次級繞組如何與印制電路實現(xiàn)較佳配合。

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| 發(fā)布時間：2019.06.13 來源：電源適配器廠家

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