便攜式B超電源的設(shè)計

TPS5430的輸出電壓值是由其4腳的分壓電壓值決定的，輸出電壓Vout=（1.221+（R1×1.221）/R2）V。其中，R1是分壓上電阻，R2是分壓下電阻。對于TPS5430的設(shè)計，R1可以取10kΩ，R2則能根據(jù)要獲得的輸出電壓來計算。根據(jù)圖4給出的R206(1.11K)、R208(3.07K)、R210(5.36K)，我們可以計算出輸出電壓分別是12.2V、5.2V、3.5V，比設(shè)計值略高0.2V，負(fù)載比較重，帶載的時候電壓正好合適。

N208(LM2576-12)是美國國家半導(dǎo)體的產(chǎn)品，1腳是電源供電端，接POWER+；2腳是輸出端，外接續(xù)流二極管和電感；3腳是接地端，5腳是電源ON/OFF控制端，由于要輸出負(fù)電壓，因此3、5腳沒有接地而是接-12V電源上了；4腳是電壓反饋端，我們使用固定12V輸出的LM2576-12，故4腳接地，不需要接反饋電阻分壓。

高壓電源電路的設(shè)計
便攜B超高壓電源電路如圖5所示，使用DC/DC變換器。UA3843是專門用于DC/DC變換器應(yīng)用的高性能、固定頻率、電流模式控制器，為設(shè)計者提供使用最少外部元件的高性價比的解決方案。其分PWM控制、周波電流限制、電壓控制等幾部分。

圖5 ±48V電源電路

1 PWM控制
POWER+經(jīng)過電阻R34為N1(UA3843)的7腳提供電壓，N1的4腳外接R36、C33與內(nèi)部電路形成的鋸齒波振蕩器開始工作。PWM脈沖由N1的6腳輸出，控制MOSFET V9的導(dǎo)通時間，決定輸出電壓的高低。R37用于抑制寄生振蕩，通常串聯(lián)在靠近MOSFET柵極處。柵極電阻R37不能太大，它直接影響PWM驅(qū)動信號對MOSFET輸入電容的充放電，即影響MOSFET的開關(guān)速度。開關(guān)變壓器的次級第9、10腳輸出的感應(yīng)電動勢經(jīng)VD14整流，C35、L7、C36濾波，形成+48V直流輸出電壓為B超探頭供電。開關(guān)變壓器的次級第7、6腳輸出的感應(yīng)電動勢經(jīng)VD13整流、C39、L8、C37濾波，形成-48V直流輸出電壓為B超探頭供電。VD12、C34、R38組成尖峰脈沖吸收電路，用于在開關(guān)管從導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止的瞬間抑制V9的漏極所產(chǎn)生的幅值極高的尖峰脈沖。其原理是：在V9截止的瞬間，其漏極產(chǎn)生的尖峰脈沖經(jīng)VD12、C34構(gòu)成充電回路，充電電流將尖峰脈沖抑制在一定的范圍內(nèi)，避免了V9被尖峰脈沖擊穿。當(dāng)C34充電結(jié)束后，C34通過R38放電，為下個周期再次吸收尖峰脈沖作準(zhǔn)備

2 周波電流限制
2腳FEED BACK是反饋電壓輸入端，此腳與內(nèi)部誤差放大器同相輸入端的基準(zhǔn)電壓(一般為+2.5V)進行比較，產(chǎn)生控制電壓，控制脈沖的寬度，本電路將其接地，由內(nèi)部誤差放大器的輸出端1腳進行控制。3腳的周波電流限制信號決定了PWM脈沖的寬度，即決定了輸出電壓的高低。N1(UA3843)3腳外接的R47、R48、R14、C32組成周波電流限制電路，在每一個振蕩周期中，當(dāng)開關(guān)電源脈沖變壓器L6初級的3～5繞組電感電流峰值達到設(shè)定值時就關(guān)閉PWM脈沖，設(shè)定值由N1(UA3843)的1腳COMP端電壓決定（1腳COMP是內(nèi)部誤差放大器的輸出端），通常此腳與2腳之間接有反饋網(wǎng)絡(luò)，以確定誤差放大器的增益和頻響。周波電流限制控制過程如下：開關(guān)管導(dǎo)通，電感電流上升，取樣電壓V3上升，當(dāng)3腳電壓大于1V時，內(nèi)部電流檢測比較器翻轉(zhuǎn)，內(nèi)部PWM鎖存器復(fù)位，關(guān)閉PWM脈沖，準(zhǔn)備進入下周期。為消除電流限制電路尖波脈沖干擾，由R14、C32組成尖波濾波電路，以確保周波電流限制功能在每一個振蕩周期中都有效。R47、R48為限流取樣電阻，決定了整個開關(guān)變換器的最大輸出電流值，改變其阻值可以調(diào)整最大輸出電流。

3 電壓控制
N1(UA3843)是電流型脈寬調(diào)制器，有兩個閉環(huán)控制。電流取樣信號送到電流檢測比較器同相輸入端3腳，構(gòu)成電流閉環(huán)控制,誤差電壓送到內(nèi)部誤差放大器的輸出端1腳，其輸出送到電流檢測比較器反相輸入端作為比較基準(zhǔn)，構(gòu)成電壓閉環(huán)控制。由此看出，電壓閉環(huán)與電流閉環(huán)是相互作用的，兩者最后都通過電流檢測比較器來控制PWM鎖存器，即控制PWM脈沖的寬度。電壓閉環(huán)控制電路由電壓基準(zhǔn)N2(TL431A)、光電耦合器B4(TLP521)及電阻R31、VR7、R12、R32等元件組成。光電耦合器B4(TLP521)輸出的電流信號轉(zhuǎn)化成電壓信號，送到內(nèi)部誤差放大器的輸出端1腳。N2(TL431A)誤差放大器內(nèi)部比較基準(zhǔn)為2.5V。電壓閉環(huán)穩(wěn)壓控制過程是：輸出電壓上升，TL431A基準(zhǔn)端VR上升，TL431導(dǎo)通上升，光電耦合器B4(TLP521)導(dǎo)通上升，1腳電壓下降，內(nèi)部電流檢測比較器翻轉(zhuǎn)提前，內(nèi)部PWM鎖存器復(fù)位提前，PWM脈沖變窄，輸出電壓變低，從而穩(wěn)定了輸出電壓。高壓輸出電壓值VOUT=(1+R31/(R12+VR7))Vref，通過調(diào)節(jié)電位器VR7的值，可以使輸出調(diào)整在±48V，調(diào)節(jié)范圍是31×2.5=77.5V～（1+15）×2.5=32V。

結(jié)語
本文介紹了便攜式B超電源的設(shè)計，包括電源切換電路的設(shè)計、單鍵觸摸開關(guān)機電路的設(shè)計、低壓電源電路的設(shè)計及高壓電源電路的設(shè)計。在我們的便攜設(shè)備中很好的完成了設(shè)計指標(biāo)的要求，可以應(yīng)用到其他便攜設(shè)備中。