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電源適配器典型應用電路

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電源適配器典型應用電路

在各類電子設備中，不同的用電系統不僅對各種電壓組合有嚴格的要求，而且對這些電源電壓的諸多電特性也有較嚴格的要求，如電壓精度、負載能力（輸出電流）、電壓的紋波和噪聲、啟動延遲、上升時間、恢復時間、電壓過沖、斷電延遲時間、跨步負載響應、跨步線性響應、交叉調整率、交叉干擾等。
對于電源適配器應用都希望只要負載不超過最大值，無論系統的各路負載特性如何變化，而各路電源電壓依然精確無誤。僅就這一點來講，目前絕大多數的多路輸出電源的特性不夠理想。
從圖可以看到，真正形成閉環控制的只有主電路（Up），其他的Uaux1、Uaux2等輔助電路都處于失控狀態。由控制理論可知，只有Up無論輸入、輸出如何變動（包括電壓變動、負載變動等），在閉環的反饋控制作用下都能保證相當高的精度（一般優于0.5%），也就是說Up在很大程度上只取決于基準電壓和采樣比例。對Uaux1、Uaux2而言，其精度主要依賴以下幾個方面。

①T1的匝比，這里主要取決于Np1∶Np2或Np1∶Np3。
②輔助電路的負載情況。
③主電路的負載情況。
以上3點設定后，輸入電壓的變動對輔助電路的影響已經很有限了。在以上3點中，作為一個具體的電源適配器變換器，主變壓器的匝比已經設定，所以影響輔助電路輸出電壓精度最主要的因素為主電路和輔電路的負載情況。在電源適配器產品中有專門的技術指標說明和規范電源的這一特性，即交叉負載調整率。
根據圖所示原理組成的實際電源適配器，其主控電路僅反饋主輸出電壓，其他輔助電路完全放開。此時假設主、輔電路的功率比為1∶1，實際測得主電路交叉負載調整率優于0.2%，而輔助電路的交叉負載調整率大于50%。如何降低輔電路交叉負載調整率，最直接的方法就是給輔助電路加一個線性穩壓調節器（包括三端穩壓器和低壓差三端穩壓器）。設計中應堅持的原則如下。
①主電路實際使用的電流最小應為最大輸出電流的30%。
②主電路電壓精度應優于0.5%。
③輔助電路的功率最好小于主電路功率的50%。
④輔助電路的交叉負載調整率不大于10%。

1．多路輸出電路方案
（1）確定多路輸出的技術指標
假定要設計的電源適配器具有3路輸出：主輸出Uo1（5V，2A，10W）以及輔助輸出為Uo2（12V，1.2A，14.4W）和Uo3（30V，20mA，0.6W）。總輸出功率為25W，技術指標見表。

各路輸出的穩壓性能對于電路結構和高頻變壓器的設計至關重要。通常，主輸出的穩定性要高于輔助輸出。現將+5V作為主輸出，其負載調整率SI≤±1%，其余兩路優于±5%。
（2）確定反饋電路
多路輸出的反饋電路有4種類型：基本反饋電路、改進型基本反饋電路、配穩壓管的光耦反饋電路和配TL431的光耦反饋電路。其中第四種電路的穩壓性能最好。利用表可選定反饋電路。
表可供多路輸出選擇的4種反饋電路

①基本反饋電路是利用反饋繞組間接獲取輸出電壓的變化信號，因此不需要使用光耦合器。該方案的電路最為簡單，但電源適配器的穩定性不高，難以把負載調整率SI降至±5%以下。若僅為改善輕載時的負載調整率，可在輸出端并聯一只合適的穩壓管，使其穩定電壓UZ=Uo1，此時輕載下的SI＜±5%。
②改進型（亦稱增強型）基本反饋電路的特點是在反饋電路中串聯一只22V的穩壓管，再并聯一只0.1μF電容器。
③配穩壓管的光耦反饋電路是利用一只穩壓管的穩定電壓作為次級參考電壓，由穩壓管的穩定電壓（UZ）、光耦合器中LED的正向壓降（UF）和用于控制環路增益的串聯電阻R1上的壓降（UR1）三者之和來決定輸出電壓值。當UZ的偏差小于2%時，能將主輸出的負載調整率控制在±2%以內，該電路的缺點是參考電壓的穩定度不高，并且只對主輸出進行反饋，其他各路輔助輸出未加反饋，因此輔助輸出的電壓穩定性較差。
④配TL431的多路輸出光耦反饋電路是利用TL431型可調式精密并聯穩壓器構成次級誤差電流放大器，再通過光耦合器對主輸出進行精確的調整。除主輸出作為主要的反饋信號之外，其他各路輔助輸出也按照一定比例反饋到TL431的2.50V基準端，這對于全面提高多路輸出式電源適配器的穩壓性能具有重要意義。

電源適配器電路設計
根據上述原則設計的多路輸出式25W電源適配器電路如圖9-2所示。該電路采用一片TOP223Y型三端單片電源適配器芯片，交流輸入電壓的范圍是85～265V。高頻變壓器的次級有3個獨立繞組，僅在主輸出端（±5V）設計了帶TL431的光耦反饋電路。多路輸出式電源適配器有以下兩種工作方式。

①不連續模式（DCM），其優點是在同等輸出功率的情況下，高頻變壓器能使用尺寸較小的磁芯。
②連續模式（CCM），其優點是能提高TOPSwitch的利用率。多路輸出式電源適配器一般選擇連續方式，因高頻變壓器的尺寸不是重要問題，此時需關注的是多個次級繞組如何與印制電路實現最佳配合。

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| 發布時間：2019.06.13    來源：電源適配器廠家
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