技術(shù)分享：開關(guān)電源中的輔助電源系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)

1 引言

開關(guān)電源一般由功率主回路、輔助電源和控制回路組成。功率主回路主要用來給用戶負(fù)載供電，而開關(guān)電源的輔助電源主要用來給功率主回路的控制電路、驅(qū)動(dòng)電路或電源系統(tǒng)的監(jiān)控電路供電。

輔助電源的設(shè)計(jì)不但影響到整個(gè)電源的體積、效率、穩(wěn)定性、可靠性和成本，而且還將影響到整個(gè)開關(guān)電源的設(shè)計(jì)策略。一個(gè)重要的原因就是隔離問題。例如在離線式開關(guān)電源中，如果其內(nèi)部的輔助電源和功率主回路輸入共地，那么就需要用光耦或變壓器來對(duì)輸出電壓采樣信號(hào)進(jìn)行隔離，見圖1。而如果是內(nèi)部輔助電源和功率主電路輸出共地，則一般不需要對(duì)電壓采樣信號(hào)隔離，這時(shí)只需對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)隔離。

圖1 輔助電源和輸入共地

2 開關(guān)電源輔助電源的特點(diǎn)及種類

由于所需輔助電源的功率一般較小，輔助電源應(yīng)該力求簡(jiǎn)單、可靠和小巧。根據(jù)輔助電源與功率主回路的關(guān)系，開關(guān)電源中的輔助電源可以分為兩大類：

(1)獨(dú)立型：輔助電源獨(dú)立于功率主回路。主要用于大功率或中功率電源系統(tǒng)，比如在通訊電源、ATX電源中，需要電源正常或失敗信號(hào)或電源遠(yuǎn)程控制的功能時(shí)，在功率主回路即使不工作時(shí)，輔助電源也要正常供電。下面是幾種常見的獨(dú)立型輔助電源設(shè)計(jì)方法。

第一種方法： 傳統(tǒng)的線性電源作為輔助電源。它是用普通的矽鋼片低頻變壓器降壓后，又經(jīng)過四只二極管全波整流，經(jīng)C5、C6平滑濾波后加到三端穩(wěn)壓器7815輸入端。電路見圖2：

圖 2 低頻變壓器構(gòu)成的輔助電源這種設(shè)計(jì)中，低頻變壓器的體積往往選的足夠大，以滿足各種安全規(guī)范中對(duì)絕緣和漏電特性的要求。但由于它的簡(jiǎn)單、可靠和方便，以及完全的隔離特性，所以在大功率開關(guān)電源系統(tǒng)中，低頻變壓器不會(huì)影響到整個(gè)電源的尺寸和造價(jià)時(shí)，它將是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。

第二種方法：一種不用低頻變壓器降壓的簡(jiǎn)易輔助電源。它的實(shí)用電路見圖4。用兩只無極性的高頻電容C6 、C7，直接從兩路220V(經(jīng)過輸入濾波電路之后)電網(wǎng)電壓中取得低頻脈動(dòng)電壓，并串聯(lián)兩只電阻R2、R3限流。然后經(jīng)過四只二極管全波整流，最后再輸入集成穩(wěn)壓器7815，以提供所需電壓。IC輸入端并聯(lián)一只穩(wěn)壓二極管箝位，防止浪涌電壓損壞7815。

圖 3 一種不用低頻變壓器降壓的簡(jiǎn)易輔助電源

第三種方法：由自激式開關(guān)變換器構(gòu)成非常輕巧的輔助電源，可以方便地產(chǎn)生多路輔助電源。圖4是由一個(gè)自激式反激式變換器構(gòu)成的輔助電源。

圖 4 一種自激式反激式高頻變換器構(gòu)成的輔助電源這個(gè)輔助電源適合于110/220Vac輸入。開始時(shí)由于通過R1、R2的基級(jí)驅(qū)動(dòng)電流，Q1開始導(dǎo)通，繞組P2上的反饋電壓將加速Q(mào)1的開通過程。隨著Q1的導(dǎo)通，初級(jí)線圈P1上的電流將線性增加，而R3上的電流也線性增加，Q發(fā)射級(jí)電壓增加，導(dǎo)致R2上的電流減小，Q1開始關(guān)斷。由于P2上的反饋