摘 要：介紹了利用topswitch構(gòu)成的反激變流器．井從傳遞函數(shù)補(bǔ)償?shù)慕嵌确治隽朔答侂娐返脑O(shè)計(jì)方法。通過(guò)反饋電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)的調(diào)整，變流器的輸出電壓紋波大幅度減小，抗干擾性能得到了加強(qiáng)，效率有所提高。

    關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹_(kāi)關(guān)電源；反激；反饋：傳遞函數(shù)

    0 引言

    近年來(lái)，中小功率的開(kāi)關(guān)電源向著單片集成化的方向發(fā)展。1997年，美國(guó)功率集成公司(power integration inc，簡(jiǎn)稱pi公司)推出三端單片電源topswitch-ii系列。該系列產(chǎn)品將mosfet和控制電路集成在一起，不僅提高了電源效率，而且使電源的體積和重量大為減小。

    由于top系列單片電源的集成度很高，外圍電路十分簡(jiǎn)單，本文在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上分析并改進(jìn)了反饋網(wǎng)絡(luò)，驗(yàn)證了其對(duì)電路性能提高的有效性。

    1 topswitch開(kāi)關(guān)電源反饋電路設(shè)計(jì)

    topswitch的外圍電路主要分為輸入整流濾波電路、鉗位保護(hù)電路、高頻變壓器、輸出整流濾波電路和反饋電路5部分。其中前4部分電路設(shè)汁可以在pi公司的網(wǎng)站上找到專用的設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行計(jì)算，電路的參數(shù)和器件型號(hào)都能滿足topswitch開(kāi)關(guān)電源的需要。

    至于反饋電路，由于pi公司沒(méi)有專用的工具，所以必須根據(jù)電路的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。單片開(kāi)關(guān)電源的反饋形式雖然有很多，但可以歸結(jié)為圖1所示的4種基本形式。其中圖1(a)為基本反饋電路，電路簡(jiǎn)單但穩(wěn)壓性能較差，負(fù)載調(diào)整率只能達(dá)到s1=±5％；圖1(b)為改進(jìn)型反饋電路，增加了一只穩(wěn)壓管d5，可以使s1改善到±2％；圖1(c)為帶穩(wěn)壓管的光耦反饋電路，相當(dāng)于給topswitch增加一級(jí)外部誤差放大器，再與內(nèi)部誤差放大器配合使用，可以對(duì)輸出電壓進(jìn)行調(diào)整，s1可到達(dá)±1％；圖1(d)為帶tl431的光耦反饋電路，用三端線性穩(wěn)壓管代替圖l(c)中的穩(wěn)壓管d5，從而對(duì)輸出電壓進(jìn)行精細(xì)調(diào)整，s1=±o.2％。

    設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源時(shí)，一般根據(jù)實(shí)際技術(shù)要求選擇合適的反饋電路，本文就圖l(d)的反饋形式進(jìn)行分析。并給出較為實(shí)用的電路結(jié)構(gòu)，圖2是應(yīng)用top224及精密反饋電路構(gòu)成的反激變流器，交流通用輸入(85~265v)，多路輸出，要求主輸出電壓紋波在0．5％以內(nèi)，負(fù)載調(diào)整率s1=±0.2％。

    對(duì)于圖2電路，主要就是要確定r4、r5、r6及r7的值。電路利用輸出電壓與t1431構(gòu)成的誤差比較器，通過(guò)光耦pc817線性關(guān)系的電流變化控制topswitch的ic，從而改變pwm寬度，達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。從topswicth的流入控制腳c的電流ir與占空比d成反比關(guān)系，如圖3所示。

    為使pwm線性調(diào)節(jié)，控制腳電流ir應(yīng)在2~6ma之間，而ic是受光耦二極管電流if控制的，由于光耦pc817是線性光耦，二極管正向電流if在3ma左右時(shí)，三極管的集射電流ice在4ma左右，而且集射電壓vce在很寬的范圍內(nèi)線性變化。因此確定選pc817二極管正向電流if為3ma。

    從tl431的技術(shù)參數(shù)知，vka在2.5~37v變化時(shí)，ika可以在1~100ma內(nèi)大范圍變化，一般選20ma即可，既可以穩(wěn)定工作，又能提供一部分死負(fù)載。

    由以上分析，可以得到一組關(guān)系式，有

    式中：vf是pc817二極管壓降；

    vr是tl43l參考端電壓；

    vc是輸出電壓。

    根據(jù)以上計(jì)算得到：r4=10kω、r5=10k、r6=470ω、r7=150ω。

    使用以上參數(shù)構(gòu)成的反激變流器，由于高頻變壓器漏感的存在以及pcb的布局不夠合理，使得輸出電壓紋波較大，達(dá)到150mv(=3％)，所以必須對(duì)控制電路進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)一步提高控制環(huán)路的增益和帶寬，改善電路的瞬態(tài)響應(yīng)，以降低輸出紋波。

    topswitch的控制函數(shù)有兩個(gè)極點(diǎn)，第一個(gè)極點(diǎn)頻率為7khz，它是由內(nèi)部阻容元件構(gòu)成的低通濾波器決定的，其截止頻率為7khz，能濾掉開(kāi)關(guān)噪聲電壓，而對(duì)誤差電壓只產(chǎn)生很小的相移。第二個(gè)極點(diǎn)頻率為1.7khz，是由自動(dòng)重啟動(dòng)電容c8(47μf)和控制端動(dòng)態(tài)阻抗zc決定的，該極點(diǎn)適用于開(kāi)關(guān)電源在不連續(xù)模式且占空比d<50％情況下。

    反激變流器的控