作者：孫兵成 李波 安群濤

    1 引言

    多路輸出開關(guān)電源廣泛應用在各種復雜小功率電子系統(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行反饋調(diào)節(jié)控制，以保證在輸入電壓及負載變化時保持輸出電壓穩(wěn)定，由于受變壓器各個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載的變化而變化，通常，當主輸出滿載和輔助輸出輕載時，輔助輸出電壓將升高，而當主輸出輕載和輔助輸出滿時，輔助輸出電壓將降低，這就是多路輸出的負載交叉調(diào)整率問題，筆者基于 topswitch-gx系列設計了一種多路輸出開關(guān)電源，很好的解決了多路輸出的負載交叉調(diào)整率問題，該電源在各種工況下都能穩(wěn)定輸出，主輸出電壓紋波小于3%，各路輔助輸出紋波小于5%，負載交叉調(diào)整率小于5%，在交流伺服系統(tǒng)中，該電源給系統(tǒng)控制部分部及功率部分供電，開關(guān)電源的性能直接影響到交流伺服系統(tǒng)的伺服特性，如何設計一個穩(wěn)定性能好、交叉調(diào)整率小、電壓紋波小的開關(guān)電源是一個急需解決的問題。

    2 topswitch-gx系列簡介

    2.1 與topswitch-fx的性能比較

    topswitch系列單片機開關(guān)電源是美國功率集成公司于上世紀90年代中期推出的新型高頻開關(guān)電源，它是三端離線式pwm開關(guān)的英文縮寫（three terminal off line pwm switch）被譽為“頂級開關(guān)電源”。它的特點是將高頻開關(guān)電源中的pwm控制器和mosfet功率開關(guān)管集成在同一芯片上，是一種二合一器件。 topswitch-gx是該公司推出的第四代系列產(chǎn)品，除具備topswitch-fx系列的全部優(yōu)點外，它還將最大輸出功率從75w提高到290w，適合構(gòu)成大***率的高效率，隔離式開關(guān)電源；將開關(guān)頻率提高到132khz，有助于減小高頻變壓器及整個開關(guān)電源的體積，適合作為伺服電機控制板的板載電源的主控器件，當開關(guān)電源負載很輕時，它能自動將開關(guān)頻率從132khz降低到30khz（在半頻模式下，則由66khz降到15khz）,可降低開關(guān)損耗，進一步提高電源效率，采用被稱作ecosmart的節(jié)能新技術(shù)，顯著降低了在遠程通/斷模式下的功耗，當輸入交流電壓是230v時，功耗僅為 160mw。

    2.2 topswitch-gx的工作原理

    topswitch-gx的內(nèi)部主要由18個部分組成，與第三代topswitch-fx系列的主要區(qū)別是在該系列的基礎(chǔ)上作了一些改進，在原有的 5個組成部分上新增加了3個單元電路，電流極限調(diào)節(jié)器也增加了軟啟動輸出端；將頻率抖動振蕩器產(chǎn)生的開關(guān)頻率提升到132khz（全頻模式）或66khz （半頻模式）；給頻率抖動振蕩器增加了一個“停止邏輯”（stop logic）電路，使只工作更為可靠。topswitch-gx利用反饋電流ic來調(diào)節(jié)占空比d，達到穩(wěn)壓目的，當輸出電壓u0降低時，經(jīng)過光耦反饋電路使反饋電流ic減小，占空比則增大，輸出電壓隨之升高，最終使u0維持不變，同理，當輸出電壓uo升高時，通過內(nèi)部調(diào)節(jié)，也能使u0維持不變。

    3 電源主電路設計方案

    3.1控制板和功率板電源需求

    電源是為交流伺服系統(tǒng)的控制板和功率板供電的，并以板載電源的形式作為控制板和功率板組成的一部分，系統(tǒng)對板載電源的要求是電壓紋波小于5%，多路輸出電壓交叉調(diào)整率低于5%，在各種工況下能穩(wěn)定輸出，滿足系統(tǒng)的供電需求，控制板和功率板電源地之間相互隔離，避免電磁干，要求電源能軟啟動，避免瞬間高壓對系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響，根據(jù)系統(tǒng)要求，設計的多路輸出板載電源的各路輸出電壓，電流及作用如表1所示，其中+5v與+15v二路輸出共地，+3.3v無與+5v二路輸出共地，兩組地彼此是相互電氣隔離的。

    3.2 電源主電路

    板載電源主電路如圖1所示。電源采用單端反激式拓撲結(jié)構(gòu)，選用topswitch-gx系列電路，當電源輸入電流85v-265v時，交流電壓u依次經(jīng)過電磁干擾（emi）濾波器、輸入整流濾波器和系列軟啟動電路得到直流高壓dcp，dcp經(jīng)過r68接l端，能使極限電流隨dcp升高而降低，使用箝位二極管和阻斷二極管d1替代價格較高的tvs(瞬態(tài)電壓抑制器）,用于吸收在top244y關(guān)段時高頻變壓器漏感產(chǎn)生的尖峰電壓，對漏極起到保護作用，次級電壓經(jīng)整流