基于DPA425-Switch的多路輸出開關(guān)穩(wěn)壓電源

原理圖中的接法是DPA的一種典型外圍電路，其中S引腳作為公共端；F引腳是頻率選擇端，直接接到S端頻率為400kHz，。必要時(shí)還可將開關(guān)頻率選擇端F改接控制端C，選擇300kHz的半頻方式，以進(jìn)一步降低干擾；X為外部電流限制端，接電阻R1，R2限制內(nèi)部驅(qū)動(dòng)電流，隨著輸入電壓的升高，增大R1將降低這種電流限制，防止輸出的過電流，控制這個(gè)電流限制將降低變壓器副邊元件的應(yīng)力值和漏感尖峰值，這就使得輸出部分可以選擇更低耐壓值的整流二極管；D是DPA425內(nèi)部MOSFET的漏極端，直接接電源的正極，L引腳是欠壓過壓保護(hù)端，接R3=619k是一個(gè)典型值，電壓閥值為：欠壓33V,過壓86V；C引腳是控制端，啟動(dòng)后由變壓器的偏執(zhí)繞組經(jīng)整流后供電，C2用于DPA本身的解耦，應(yīng)該盡可能的靠近C引腳和S引腳，C3提供啟動(dòng)所需的能量和自重啟動(dòng)的時(shí)間。輸入電壓范圍為16-75VDC，輸出功率最大可達(dá)52W，滿足此電源要求。

2.2變壓器部分

在這個(gè)電源設(shè)計(jì)中，變壓器設(shè)計(jì)是一個(gè)重點(diǎn)。雖然對(duì)于電源來說，各種保護(hù)也是很重要的，例如過電流保護(hù)、過電壓保護(hù)及欠電壓保護(hù)等，但這些已經(jīng)都集成在了DPA芯片中，無須在外圍搭設(shè)這些保護(hù)電路。

變壓器的設(shè)計(jì)主要是選擇磁芯材料，尺寸和形狀；計(jì)算原副邊的匝數(shù)，和匝比；選擇合適的漆包線，主要是線徑；計(jì)算氣隙的大小；計(jì)算變壓器的效率；選擇合適的骨架等等 。根據(jù)AP法，軟件法等計(jì)算磁芯的有效截面積，考慮一定的裕量，選擇合適大小的磁芯。本設(shè)計(jì)中，選擇鐵氧體材料，EI型的磁芯，有效截面積Ae為91.2mm ，窗口面積Aw為150.1mm ，氣隙為1.5mm。原副邊匝數(shù)和匝比，根據(jù)原副邊電壓而定，漆包線選擇國(guó)產(chǎn)線徑為0.45。

S1為原邊輸入，24匝；S2為偏執(zhí)繞組，5匝；S3為15V輸出繞組，8匝；S4為20V的主輸出繞組，8匝；S5為20V的輔輸出繞組，9匝。偏執(zhí)繞組電壓經(jīng)D2整流，C4濾波，R5分壓限流后，C4正端接至PC817的4端，給其內(nèi)部三級(jí)管提供正向偏執(zhí)電壓，使三級(jí)管導(dǎo)通，為DPA的C引腳供電，C4的負(fù)端接公共端。

2.3輸出部分

多路輸出開關(guān)電源廣泛應(yīng)用在各種復(fù)雜小功率電子系統(tǒng)中，就多路輸出而言，通常只有輸出電壓低、輸出電流變化范圍大的一路作為主電路進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)控制，以保證在輸入電壓及負(fù)載變化時(shí)保持輸出電壓穩(wěn)定，由于受變壓器各個(gè)繞組間的漏感和繞組電阻等的影響，輔助輸出電壓隨輸出負(fù)載的變化而變化，通常，當(dāng)主輸出滿載和輔助輸出輕載時(shí)，輔助輸出電壓將升高，而當(dāng)主輸出輕載和輔助輸出滿時(shí)，輔助輸出電壓將降低。

基于上述對(duì)多路輸出的描述，考慮在本設(shè)計(jì)中，20V的輸出功率較大，取20V的一路作為主輸出，即用于反饋的取樣，其他三路作為輔輸出，在主輸出中，整流二極管采用快恢復(fù)二極管BYW29，并且由于主輸出中二極管所要承受應(yīng)力較大，需要性能較好的器件，C10，R10組成緩沖電路，有效降低輸出紋波電壓，并能防止D3在高頻開關(guān)狀態(tài)下產(chǎn)生自激振蕩（振鈴），輔輸出中用BYV26C就可以滿足要求，電解電容C8是濾波的作用，降低紋波，提高效率，L1和電容組成LC濾波，在輸出端還可以并接瓷介電容，可降低高頻噪音和紋波。由于輔輸出中電壓可能會(huì)波動(dòng)，采用線性三端穩(wěn)壓器7815，LM317穩(wěn)定輸出電壓，LM317的輸出電壓可以在1.2-37V之間調(diào)整，只需調(diào)整R11的電阻值，C9是在LM317離輸入源較遠(yuǎn)時(shí)并接的，C11可以改善瞬態(tài)響應(yīng)特性，這兩個(gè)電容最好使用鉭電解電容。對(duì)于線性三端穩(wěn)壓器，只有輸入電壓高于所要輸出的電壓值時(shí)才起作用，才能得到穩(wěn)定的電壓值，基于此就要求變壓器的輔輸出繞組要考慮裕量，即比預(yù)計(jì)的多繞出1-2匝數(shù)，使負(fù)載變化引起的電壓波動(dòng)不影響電源的輸出電壓穩(wěn)定。

2.4反饋部分

反饋的目的就是使主輸出電壓穩(wěn)定，R8和R9分壓采樣主輸出電壓，R8使用可調(diào)精密電阻，調(diào)節(jié)R8使可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器KA431的1端電壓為2.5V；R6，R7起限流的作用，因?yàn)镻C817的1，2端所允許通過的電流很小，要選擇合適的R6，防止損壞元件；C7是頻率補(bǔ)償環(huán)節(jié)，有助于改善KA431的特性；C6起軟啟動(dòng)的作用，防止啟動(dòng)時(shí)的輸出過沖；PC817中當(dāng)二極管導(dǎo)通時(shí)，電流成比例的驅(qū)動(dòng)其內(nèi)部三級(jí)管，只要4端有正電壓足夠三級(jí)管導(dǎo)通，PC817就能正常工作，這里PC817主要起隔離的作用。3端接至DPA的C端，這樣就可以把采樣的信號(hào)送入DPA，當(dāng)主輸出電壓波動(dòng)時(shí)，DPA將及時(shí)調(diào)整導(dǎo)通比，使輸出電壓保持不變。當(dāng)輸出電壓升高時(shí)，KA431的1端電壓將高于2.5V，KA431內(nèi)部的晶體管將導(dǎo)通，使得流過PC817的1，2兩端電流增大，成比例的三級(jí)管門極電流增大，導(dǎo)通的電流增大，使得流入C引腳的電流Ic增大，DPA內(nèi)部的MOSFET的占空比將減小，使得的輸出電壓減小，使輸出穩(wěn)定到原值。反之當(dāng)輸出減小時(shí)，MOSFET的占空比將增大，輸出將增大，也使輸出穩(wěn)定到原值。