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电源适配器典型应用电路

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电源适配器典型应用电路

在各类电子设备中,不同的用电系统不仅对各种电压组合有严格的要求,而且对这些电源电压的诸多电特性也有较严格的要求,如电压精度、负载能力(输出电流)、电压的纹波和噪声、启动延迟、上升时间、恢复时间、电压过冲、断电延迟时间、跨步负载响应、跨步线性响应、交叉调整率、交叉干扰等。
对于电源适配器应用都希望只要负载不超过最大值,无论系统的各路负载特性如何变化,而各路电源电压依然精确无误。仅就这一点来讲,目前绝大多数的多路输出电源的特性不够理想。
从图可以看到,真正形成闭环控制的只有主电路(Up),其他的Uaux1、Uaux2等辅助电路都处于失控状态。由控制理论可知,只有Up无论输入、输出如何变动(包括电压变动、负载变动等),在闭环的反馈控制作用下都能保证相当高的精度(一般优于0.5%),也就是说Up在很大程度上只取决于基准电压和采样比例。对Uaux1、Uaux2而言,其精度主要依赖以下几个方面。

①T1的匝比,这里主要取决于Np1∶Np2或Np1∶Np3。
②辅助电路的负载情况。
③主电路的负载情况。
以上3点设定后,输入电压的变动对辅助电路的影响已经很有限了。在以上3点中,作为一个具体的电源适配器变换器,主变压器的匝比已经设定,所以影响辅助电路输出电压精度最主要的因素为主电路和辅电路的负载情况。在电源适配器产品中有专门的技术指标说明和规范电源的这一特性,即交叉负载调整率。
根据图所示原理组成的实际电源适配器,其主控电路仅反馈主输出电压,其他辅助电路完全放开。此时假设主、辅电路的功率比为1∶1,实际测得主电路交叉负载调整率优于0.2%,而辅助电路的交叉负载调整率大于50%。如何降低辅电路交叉负载调整率,最直接的方法就是给辅助电路加一个线性稳压调节器(包括三端稳压器和低压差三端稳压器)。设计中应坚持的原则如下。
①主电路实际使用的电流最小应为最大输出电流的30%。
②主电路电压精度应优于0.5%。
③辅助电路的功率最好小于主电路功率的50%。
④辅助电路的交叉负载调整率不大于10%。

1.多路输出电路方案
(1)确定多路输出的技术指标
假定要设计的电源适配器具有3路输出:主输出Uo1(5V,2A,10W)以及辅助输出为Uo2(12V,1.2A,14.4W)和Uo3(30V,20mA,0.6W)。总输出功率为25W,技术指标见表。

各路输出的稳压性能对于电路结构和高频变压器的设计至关重要。通常,主输出的稳定性要高于辅助输出。现将+5V作为主输出,其负载调整率SI≤±1%,其余两路优于±5%。
(2)确定反馈电路
多路输出的反馈电路有4种类型:基本反馈电路、改进型基本反馈电路、配稳压管的光耦反馈电路和配TL431的光耦反馈电路。其中第四种电路的稳压性能最好。利用表可选定反馈电路。
表可供多路输出选择的4种反馈电路

①基本反馈电路是利用反馈绕组间接获取输出电压的变化信号,因此不需要使用光耦合器。该方案的电路最为简单,但电源适配器的稳定性不高,难以把负载调整率SI降至±5%以下。若仅为改善轻载时的负载调整率,可在输出端并联一只合适的稳压管,使其稳定电压UZ=Uo1,此时轻载下的SI<±5%。
②改进型(亦称增强型)基本反馈电路的特点是在反馈电路中串联一只22V的稳压管,再并联一只0.1μF电容器。
③配稳压管的光耦反馈电路是利用一只稳压管的稳定电压作为次级参考电压,由稳压管的稳定电压(UZ)、光耦合器中LED的正向压降(UF)和用于控制环路增益的串联电阻R1上的压降(UR1)三者之和来决定输出电压值。当UZ的偏差小于2%时,能将主输出的负载调整率控制在±2%以内,该电路的缺点是参考电压的稳定度不高,并且只对主输出进行反馈,其他各路辅助输出未加反馈,因此辅助输出的电压稳定性较差。
④配TL431的多路输出光耦反馈电路是利用TL431型可调式精密并联稳压器构成次级误差电流放大器,再通过光耦合器对主输出进行精确的调整。除主输出作为主要的反馈信号之外,其他各路辅助输出也按照一定比例反馈到TL431的2.50V基准端,这对于全面提高多路输出式电源适配器的稳压性能具有重要意义。

电源适配器电路设计
根据上述原则设计的多路输出式25W电源适配器电路如图9-2所示。该电路采用一片TOP223Y型三端单片电源适配器芯片,交流输入电压的范围是85~265V。高频变压器的次级有3个独立绕组,仅在主输出端(±5V)设计了带TL431的光耦反馈电路。多路输出式电源适配器有以下两种工作方式。

①不连续模式(DCM),其优点是在同等输出功率的情况下,高频变压器能使用尺寸较小的磁芯。
②连续模式(CCM),其优点是能提高TOPSwitch的利用率。多路输出式电源适配器一般选择连续方式,因高频变压器的尺寸不是重要问题,此时需关注的是多个次级绕组如何与印制电路实现最佳配合。

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| 发布时间:2019.06.13    来源:电源适配器厂家
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