從USB獲得高效的雙軌電源

反饋工作原理如下：晶體管Q1關(guān)斷，直到其基極電壓(VBE)約為0.55V。這樣，輸出電壓可依照以下公式計(jì)算:

由于反激的作用，輸出電壓持續(xù)升高，Q1被驅(qū)動得更厲害，使其集電極電壓下降。由于集電極連接到555定時器的控制輸入端，其標(biāo)稱的上限約為(2VCC/3)，于是使電容以相同的速率充放電，但處于一個狹窄的電壓區(qū)間。其效果是，同時減小了用于驅(qū)動MOSFET開關(guān)的輸出脈沖的開關(guān)次數(shù)。頻率與占空比(D)上的凈變動使VOUT下降，最終降低了反饋電壓，也減少了Q1的“導(dǎo)通”時間。

電路需謹(jǐn)慎設(shè)置的其中一項(xiàng)是反激變壓器。經(jīng)過測試，多款自制變壓器的工作性能良好。最終確定的方案是重新使用一個RFI抑制電感的磁芯，它主要出現(xiàn)在電視機(jī)開關(guān)電源的電源輸入端。變壓器初級采用多股繞線，以減少串聯(lián)電阻。例如，使用四股0.3mm絕緣銅線，緊密纏繞七匝，所得初級電感為30μH，測得電阻為0.03Ω。較低的線圈電阻減少了電感器在開關(guān)時產(chǎn)生的焦耳熱，從而達(dá)到更高的效率。RS-Electronics(RS庫存號647-9446，由Epcos生產(chǎn))現(xiàn)有一款適用的、市場上可以買到的鐵氧體磁芯和繞線骨架套件。

進(jìn)一步的優(yōu)化做法是，D1和D2采用大電流、高速、低正向壓降的肖特基二極管。在MOSFET的柵極另加一只反偏二極管，以減少RFI。5VUSB線上加一個100mH扼流圈，也進(jìn)一步降低了開關(guān)噪聲。

鑒于我們設(shè)計(jì)的目的，USB端口被作為一個5V電源，串接了一個10Ω電阻，以防最差情況下的500mA電流。100μF的去耦電容C5用于防止在電源軌中產(chǎn)生開關(guān)噪聲。在負(fù)載為50Ω時，測得的輸出效率大約為72%，輸出電壓跌至±7.6V。輸出也成功地連接到78L05等線性穩(wěn)壓器以獲得其它電壓。在設(shè)計(jì)方面，可以進(jìn)一步優(yōu)化之處是用軟件控制輸出的切換。這里我們不做細(xì)述，但用一個獨(dú)立的有源晶體管調(diào)節(jié)555的開或關(guān)的方法可以實(shí)現(xiàn)待機(jī)或激活操作。

圖3顯示了轉(zhuǎn)換器的上電瞬態(tài)響應(yīng)。