單端反激式開關(guān)電源多路輸出設(shè)計

單端反激式電源" target="_blank">開關(guān)電源組成原理?一，熱地和冷地通過開關(guān)變壓器進(jìn)行隔離，熱地帶電，冷地不帶電。二，開關(guān)變壓器黑點(diǎn)標(biāo)注為同名端，同名端極性是相同的。三，交流220伏，EMI濾波，全橋整流，300伏濾波電路。四，開關(guān)管MOS，尖峰吸收電路，作用是抑制開關(guān)電源產(chǎn)生的浪涌電壓。五，UC3842驅(qū)動芯片，啟動電阻，二次供電，整流濾波，穩(wěn)壓，驅(qū)動芯片驅(qū)動電壓輸出給開關(guān)管MOS，開關(guān)管源極取樣電阻是調(diào)節(jié)開關(guān)管占空比。六，穩(wěn)壓反饋電路，TLC432，光耦，UC3842完成。

單端反激式開關(guān)電源是一種電源電路，其工作原理主要基于磁芯的單端工作。當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時，高頻變壓器的一次繞組儲存能量，而當(dāng)開關(guān)管截止時，二次繞組則釋放儲存的能量。這個過程使得電能得以從一次繞組通過二次繞組和整流二極管傳遞到負(fù)載。

單端反激式開關(guān)電源具有低成本、低功耗、高效率以及適用于固定負(fù)載等優(yōu)點(diǎn)。然而，其輸出電壓的紋波較大，且不適合處理大功率的電能。這種電源電路常用于如控制系統(tǒng)所需的輔助電源等場合。

單端反激式開關(guān)電源與單端正激式開關(guān)電源在形式上相似，但工作情形不同。當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時，整流二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，變壓器儲存能量;當(dāng)開關(guān)管截止時，變壓器通過整流二極管向負(fù)載釋放能量。與單端正激式開關(guān)電源相比，單端反激式開關(guān)電源的變壓器結(jié)構(gòu)更復(fù)雜且體積較大，實際應(yīng)用較少。

單端反激式開關(guān)電源的工作原理主要基于磁芯的單端工作。當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時，高頻變壓器的一次繞組儲存能量，而當(dāng)開關(guān)管截止時，二次繞組則釋放儲存的能量。這個過程使得電能得以從一次繞組通過二次繞組和整流二極管傳遞到負(fù)載。

單端反激式開關(guān)電源具有低成本、低功耗、高效率以及適用于固定負(fù)載等優(yōu)點(diǎn)。然而，其輸出電壓的紋波較大，且不適合處理大功率的電能。

在具體電路中，輸入的交流電首先通過整流橋整流，然后通過電容濾波得到較為純凈的直流電壓。如果電容的容量減小，輸出的交流紋波將增大。在啟動電路中，當(dāng)電源進(jìn)入穩(wěn)態(tài)工作后，由于線路中持續(xù)工作電流引發(fā)NTC熱敏電阻發(fā)熱，使得電阻器的電阻值變得很小，對線路造成的影響可以完全忽略。

多路輸出開關(guān)電源是一種高效率、低噪聲、高可靠性的電源，它可以同時為多個電子設(shè)備提供所需的電源電壓和電流。多路開關(guān)電源通常具有多個輸出端口，可以針對不同的電子設(shè)備提供不同的輸出電壓和電流。

1.什么是多路輸出開關(guān)電源

多路輸出開關(guān)電源是一種能夠為多個電子設(shè)備提供獨(dú)立輸出電壓和電流的電源。它通過開關(guān)電路控制輸入電源的電流和電壓，將其轉(zhuǎn)換成多個輸出端口所需要的電壓和電流，以滿足各種電子設(shè)備的不同供電需求。

2.多路輸出開關(guān)電源工作原理

多路輸出開關(guān)電源主要由輸入電路、開關(guān)電路、控制電路和輸出電路組成。其中輸入電路用于接入市電或直流電源，經(jīng)過整流和濾波等處理后，進(jìn)入開關(guān)電路。

開關(guān)電路通過PWM技術(shù)(脈寬調(diào)制技術(shù))對輸入電源進(jìn)行控制，將其轉(zhuǎn)換成一系列占空比不同的電壓脈沖，再經(jīng)過變換輸出電路，產(chǎn)生多個獨(dú)立的輸出電壓和電流。

開關(guān)電源相關(guān)的電路方案合集可參考開關(guān)電源電路設(shè)計方案 (含原理圖+源文件)，內(nèi)含基于單片機(jī)的BUCK開關(guān)電源的設(shè)計、12V5A開關(guān)電源詳細(xì)資料(包括原理圖+PCB+BOM清單)、開關(guān)電源適配器電路+PCB源文件+BOM清單等 等熱門方案。

3.多路輸出開關(guān)電源作用

1. 多功能輸出支持-為多路設(shè)備提供不同電壓：多路輸出開關(guān)電源能夠同時為設(shè)備內(nèi)的不同部分提供不同的電壓級別，以滿足各個模塊或組件對電源的不同需求。例如，某些設(shè)備需要較高電壓供電，而其他部分則需要較低電壓。

2. 獨(dú)立控制與調(diào)節(jié)-獨(dú)立控制每個輸出通道：多路輸出開關(guān)電源允許用戶獨(dú)立地控制和調(diào)節(jié)每個輸出通道的電壓、電流等參數(shù)。這種靈活性使得用戶可以根據(jù)具體需求對每個通道進(jìn)行定制化設(shè)置，提高了系統(tǒng)的靈活性和適應(yīng)性。

3. 負(fù)載分配與平衡-實現(xiàn)負(fù)載均衡：在某些應(yīng)用中，不同部分的電源需求可能有所不同，多路輸出開關(guān)電源可以幫助實現(xiàn)負(fù)載均衡，確保各部分得到適當(dāng)?shù)碾娏?yīng)，避免負(fù)載過大或過小導(dǎo)致的問題。

4. 故障隔離與安全性-故障隔離保護(hù)：某一輸出通道出現(xiàn)故障時，多路輸出開關(guān)電源通常能夠通過相應(yīng)保護(hù)機(jī)制隔離故障通道，防止其影響其他通道的正常工作，從而提高系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性和可靠性。

5. 設(shè)備互不干擾-減少干擾和串?dāng)_：在一些敏感的應(yīng)用場景中，比如通信設(shè)備或?qū)嶒炇覂x器，多路輸出開關(guān)電源可以有效地減少輸出通道之間的干擾和串?dāng)_，保證設(shè)備運(yùn)行的精準(zhǔn)度和穩(wěn)定性。

一、開關(guān)電源總框圖：

二、原理圖:

三、電源輸入最小輸入交流電壓：85V，最大輸入交流電壓：265V，二極管導(dǎo)通時間：2.69 ms，估計效率： = 78.0 %，損耗分配因子：0.46 (Z表示次級損耗與總損耗的比值，Z=0表示全部損耗發(fā)生在初級，Z=1表示發(fā)生在次級)

四、電源輸出輸出1：電壓：12V 電流：1A 功率：12W，輸出2： 電壓：5V 電流：0.1A 功率：0.5W，總功率：Po = 12.5W

五、整流橋和濾波電路1、整流橋：

整流橋

最小直流輸入電壓： Vdc(min) = 根號2 * Vac(min) = 120.19V，最大直流輸入電壓：Vdc(max) = 根號2 * Vac(max) = 374.71V

輸入功率：Pin = Po / = 16W

整流橋反向擊穿電壓

Umax為最大交流輸入電壓, Ubr>= 468.4V

整流橋有效電流

Umin為最小輸入電壓 ，cos φ為開關(guān)電源功率因數(shù)(0.5~0.7，取0.7)， Irms = 0.27A，IAVG = (0.6~0.7)Irms = 0.65 * 0.27 = 0.18A

2、濾波電容

Umin為最小交流輸入電壓，UImin為最小直流輸入電壓 = Pin / Iavg = 89V 取90V， C1 = 37uF

3.共模扼流圈

共模扼流圈的電感量與額定電流有關(guān)

六、漏極鉗位保護(hù)MOS管由導(dǎo)通到截止時，會的初階繞組上產(chǎn)生尖峰電壓和感應(yīng)電壓，其與直流高壓疊加在MOS管的漏極上，容易損壞MOS管，因此加了鉗位保護(hù)電路

輸入直流電壓的最大值UImax、一次繞組的感應(yīng)電壓UOR、鉗位電壓UB與UBM、最大漏極電壓UDmax、漏一源擊穿電壓U(BR)DS

七、反饋電路穩(wěn)壓管VR2利用調(diào)節(jié)流過自身的電流大小(端電壓基本不變)來滿足負(fù)載電流的改變，并和限流電阻R5配合將電流的變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化以適應(yīng)電網(wǎng)電壓的變化。輸出電壓由光耦合器中的LED正向壓降，R5上的壓降和穩(wěn)壓管VR2之和;R2 和V R2 還為12V 輸出提供一個假負(fù)載,用以改善輕載時的穩(wěn)壓性能; LED正向壓降與R5壓降在1V左右;當(dāng)輸出電壓升高時，R5兩端電壓也升高，光耦合器二極管導(dǎo)通，導(dǎo)致TNY277的MOS管關(guān)閉，即，占空比減小，輸出電壓降低。同理，輸出電壓降低時，TNY277的MOS管占空比增加，使得輸出電壓增加。

八、輸出電路

由輸出整流二極管D7和LC濾波電路L2、C8以及輸出電容C9組成輸出電路; R4、C6為削尖峰電路

九、變壓器

初級引腳 4 ， 次級引腳 3 ， 最小初級電感 49H ， 額定初級電感量 965H ， 磁芯截面積 23.00 mm

計算初級電感量：Lp=(Vindcmin*Dm)/(Ipk*fosc)=100*0.5/0.297*60000=0.0028H=2.8mH; 計算初級圈數(shù)：Np=1000*根號下(Lp/Al)=158T; ， 匝比n=Vo/Vindcmin=0.18

初級繞組線徑計算:

a:先算初級電流均值Iprms=Ipk/1.414=0.27A，b:導(dǎo)線截面積S=Iprms/JdJd—單位面積電流 自然風(fēng)冷式取1.5~4A/mm^2，強(qiáng)制式風(fēng)冷時取3~6 取5.3，初級繞組第1部分初級繞組的取整(整數(shù))圈數(shù) 88 Np=1000*根號下(Lp/Al)，初級繞組線徑尺寸 30 AWG 0.0507 mm2 S=Iprms/Jd，次級1繞組圈數(shù) 6 ， 次級1繞組線徑尺寸 27，次級2繞組圈數(shù) 5 ， 次級2繞組線徑尺寸 27

十、PCB