一種自激式多路輸出穩(wěn)壓開關(guān)電源的設(shè)計(2)

　　2 .2  電源反饋電路原理

　　圖2 中方框圖是自激電路，是本論文的核心，是電源的脈沖生成及控制部分。三極管工作于開關(guān)狀態(tài)，開通與截止的時間受PC817 輸出端電流和取樣電阻R7的影響。用示波器可觀察到圖2 方框圖中穩(wěn)壓管，三極管，取樣電阻都工作于矩形脈沖下。下面簡要分析一下反饋回路實現(xiàn)穩(wěn)壓的工作過程。當(dāng)輸出電壓Uo發(fā)生波動時，通過取樣電阻R16 、R17分壓后，就使TL431 上的光耦輸入電流If產(chǎn)生相應(yīng)的變化，進而使PC817 中輸出電流Ic改變，Ic的改變使三極管基極的電流Ib改變，進而改變了基極電壓Ub ，改變了三極管的導(dǎo)通時間，從而改變了開關(guān)管的導(dǎo)通時間，即占空比D，使Uo產(chǎn)生了相反的變化，以保持Uo的穩(wěn)定。上述穩(wěn)壓過程可歸納為:Uo ↑→If ↑→Ic ↑→Ib ↑→Ub ↑→D↓→Uo ↓。如此一個循環(huán)后Uo下降，使電源達到穩(wěn)定。

　　開關(guān)管電壓波形如圖3 。

圖3  開關(guān)管波形圖

　　圖3 是輸入AC220 V，輸出空載、半載及全載時，開關(guān)管漏極和源級兩點的輸出波形圖，示波器為10 倍衰減，圖形顯示縱坐標(biāo)為5 V/div，橫坐標(biāo)為2 μs/div。

　　可見開關(guān)頻率隨負(fù)載的大小而反比例變化。

　　3  結(jié)束語

　　根據(jù)上述原理，進行了電源設(shè)計并制作了樣機，調(diào)試后性能穩(wěn)定。如圖3 是電源輸入AC220 V，開關(guān)管漏源級在電源空載、半載及全載時的波形。表1 是在空載、半載及全載時所測的四路輸出電壓值。

表1  四路輸出實測結(jié)果

　　此電源電路簡單，自激電路設(shè)計新穎，所用元件少，效率達到82 %以上，紋波電壓90 mV，因此完全符合設(shè)計要求。此外開關(guān)管占空比與輸入交流電壓成正比，與頻率成反比。當(dāng)電壓從低調(diào)到AC220 V 時，從示波器看開關(guān)管漏源極波形會發(fā)現(xiàn)開關(guān)頻率從不到100 kHz 上升至電源空載時圖3 中a圖所示的電源空載頻率300 kHz 。當(dāng)電源工作于設(shè)計要求的電壓時，負(fù)載不隨輸入電壓變化，再從示波器看開關(guān)管漏源極波形時會發(fā)現(xiàn)，輸入電壓不變的時候，開關(guān)管的工作頻率與負(fù)載大小成反比。因而此電源能夠適應(yīng)輸入與輸出寬范圍變化的工作環(huán)境。由于此電源工作于幾百千赫茲的頻率，效率比較高，所以要求開關(guān)管用高頻率開關(guān)管。此電源還可稍做修改，將TL431 改為TLV431 ，再把R16 、R17換個阻值，其它無須更改即可將輸出5 V/3 A改為3 。3 V/4 A 輸出，也可將±9 V變壓器繞組增加2 圈或4 圈，分別將三端穩(wěn)壓器改為7812 與7912 、7815 與7915 ，這樣可輸出±12 V，±15V的電壓，此時電流不超0。6 A。此電源應(yīng)用范圍廣，輸出電壓精度卻不低。