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小功率輔助電源適配器拓撲概述

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小功率輔助電源適配器拓撲概述

嚴格來說，并沒有適用范圍非常廣的“拓撲”電路，在具體場合中每個電路各具特色。但由于輔助電源適配器都能夠產(chǎn)生輸出電壓，而這是開關(guān)電源適配器的一個主要功能，所以有必要將它們作為獨立的拓撲進行討論。
這里討論的拓撲輸出功率都非常小（1~3W），輸出電壓為10~45V，主要為主功率電路的PWM芯片及提供輔助功能的邏輯、檢測電路供電。其中輔助功能包括過流／過壓的檢測和保護、遙控信號，以及多輸出電源適配器各輸出按正確順序的導通關(guān)斷。
這類輔助電源適配器并非一定要穩(wěn)壓輸出，因為負載通常可以承受相對較大的輸入電壓波動（最大可達±15%）。如果使輔助電源適配器穩(wěn)壓輸出（通常只要求波動在±2%以內(nèi)），可提高電路的可靠性，而且主功率電路的運行將更具可預(yù)測性。這類電源適配器所用元件數(shù)量必須少且成本要低，并且只能占用主功率電路及其輸出電路所占空間的一小部分。


24V電源適配器的接地問題
在設(shè)計電路時，首先要決定為PWM芯片供電的輔助電源適配器是接輸出地還是接輸入地。在大多數(shù)場合中，輸入地和輸出地之間都有直流隔離。帶負載的輸出端接輸出地。主開關(guān)功率晶體管接輸入地，即網(wǎng)壓供電變換器中整流所得的直流母線的其中一端（在以蓄電池供電的DC／DC變換器中則為蓄電池的一個輸出端）。

為了調(diào)節(jié)輸出電壓，必須用與輸出共地的直流誤差放大器來檢測輸出電壓，將其與參考電壓比較并放大得到誤差電壓。該誤差電壓是參考電壓與輸出電壓的一部分的差值，放大后的誤差電壓用于調(diào)節(jié)與輸入共地的主功率電路晶體管的驅(qū)動脈沖寬度。圖所示的電路是個典型的例子。

由于輸出地和輸入地間有直流隔離，且其直流電壓等級可能相差數(shù)十甚至數(shù)百伏，所以PWM脈沖不能通過直流耦合直接驅(qū)動晶體管。

這樣，如果誤差放大器和脈寬調(diào)制器都接輸出地（PwM芯片中的普遍接法），則PWM脈沖必須通過脈沖變壓器來克服輸出地和輸入地隔離的障礙。輔助電源適配器的功能就是產(chǎn)生以輸出地為參考、大小為10~15V、功率為1~3W的輸出電壓；而其輸入功率來自于連接輸入地的電源適配器。
這類輔助電源適配器常用在PwM芯片接輸入地的場合。雖然芯片所需能量在主功率晶體管開始工作后可以取自主變壓器的一個輔助繞組，但如果驅(qū)動關(guān)閉（例如過壓或過流等原因），能量輸送就會中斷，無法再為遠程顯示儀供電。同時，由于來自輔助繞組的電壓消失，PWM芯片上的電壓降低，會使脈寬過大，導致電路發(fā)生故障。
通常來說，由輔助電源適配器為PWM芯片供電比由主功率變壓器的輔助繞組供電（自舉法）更加可靠。
另一個方法是用光耦跨越輸入地和輸出地隔離的障礙，將輸出電壓檢測信號送回輸入端用于調(diào)制脈寬，控制功率晶體管的通斷。但如果不適合由主功率變壓器的輔助繞組自舉供電仍然需要與輸入共地的輔助電源適配器。下面將討論一些實現(xiàn)輔助電源適配器的電路方案。

可供選擇的輔助電源適配器
為減少輔助英國認證電源適配器所用元件數(shù)，許多設(shè)計者選擇了單晶體管或雙晶體管變壓器耦合反饋自振蕩電路。這節(jié)省了PWM芯片或多頻振蕩器所占的空間和成本。PwM芯片或多頻振蕩器能產(chǎn)生交流脈沖以驅(qū)動變換器。只要使用一個變壓器耦合反饋振蕩器，并在變壓器上增加一個獨立繞組，就可以在任何直流電壓水平下提供輸出功率。由集電極繞組到基極繞組的反饋維持了電路振蕩，也為輸出繞組傳遞功率提供了足夠的驅(qū)動。
Keith Billing手冊里介紹了這類自振蕩輔助變換器。
這種自振蕩變換器由于電路簡單、元件數(shù)量少而十分搶眼。但若沒有附加電路，它就不能輸出穩(wěn)定的直流電壓，而且還有其他缺點。若增加外圍電路來調(diào)節(jié)輸出并克服其他的缺點，則會增加內(nèi)部損耗、元件數(shù)量及電路的復雜程度。
在某些場合里仍存在這樣的爭議，就是這些自振蕩變換器相對于采用單晶體管、驅(qū)動電路簡單的小功率變換器（如由自身PwM芯片供電的反激變換器）是否更具有優(yōu)勢呢？
由于反激變換器無需輸出電感，所用的PwM芯片價格不斷降低，且輸出電壓容易調(diào)節(jié)可通過檢測與輸入共地的從繞組電壓來實現(xiàn)），因此可作為自振蕩電路可靠的替換選擇。
下面將對 Royer和 Jensen這兩種最常用的振蕩變換器進行討論，并與簡單的反激變換器進行比較。

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| 發(fā)布時間：2019.01.21    來源：電源適配器廠家
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