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小功率辅助电源适配器拓扑概述

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小功率辅助电源适配器拓扑概述

严格来说,并没有适用范围非常广的“拓扑”电路,在具体场合中每个电路各具特色。但由于辅助电源适配器都能够产生输出电压,而这是开关电源适配器的一个主要功能,所以有必要将它们作为独立的拓扑进行讨论。
这里讨论的拓扑输出功率都非常小(1~3W),输出电压为10~45V,主要为主功率电路的PWM芯片及提供辅助功能的逻辑、检测电路供电。其中辅助功能包括过流/过压的检测和保护、遥控信号,以及多输出电源适配器各输出按正确顺序的导通关断。
这类辅助电源适配器并非一定要稳压输出,因为负载通常可以承受相对较大的输入电压波动(最大可达±15%)。如果使辅助电源适配器稳压输出(通常只要求波动在±2%以内),可提高电路的可靠性,而且主功率电路的运行将更具可预测性。这类电源适配器所用元件数量必须少且成本要低,并且只能占用主功率电路及其输出电路所占空间的一小部分。


24V电源适配器的接地问题
在设计电路时,首先要决定为PWM芯片供电的辅助电源适配器是接输出地还是接输入地。在大多数场合中,输入地和输出地之间都有直流隔离。带负载的输出端接输出地。主开关功率晶体管接输入地,即网压供电变换器中整流所得的直流母线的其中一端(在以蓄电池供电的DC/DC变换器中则为蓄电池的一个输出端)。

为了调节输出电压,必须用与输出共地的直流误差放大器来检测输出电压,将其与参考电压比较并放大得到误差电压。该误差电压是参考电压与输出电压的一部分的差值,放大后的误差电压用于调节与输入共地的主功率电路晶体管的驱动脉冲宽度。图所示的电路是个典型的例子。

由于输出地和输入地间有直流隔离,且其直流电压等级可能相差数十甚至数百伏,所以PWM脉冲不能通过直流耦合直接驱动晶体管。

这样,如果误差放大器和脉宽调制器都接输出地(PwM芯片中的普遍接法),则PWM脉冲必须通过脉冲变压器来克服输出地和输入地隔离的障碍。辅助电源适配器的功能就是产生以输出地为参考、大小为10~15V、功率为1~3W的输出电压;而其输入功率来自于连接输入地的电源适配器。
这类辅助电源适配器常用在PwM芯片接输入地的场合。虽然芯片所需能量在主功率晶体管开始工作后可以取自主变压器的一个辅助绕组,但如果驱动关闭(例如过压或过流等原因),能量输送就会中断,无法再为远程显示仪供电。同时,由于来自辅助绕组的电压消失,PWM芯片上的电压降低,会使脉宽过大,导致电路发生故障。
通常来说,由辅助电源适配器为PWM芯片供电比由主功率变压器的辅助绕组供电(自举法)更加可靠。
另一个方法是用光耦跨越输入地和输出地隔离的障碍,将输出电压检测信号送回输入端用于调制脉宽,控制功率晶体管的通断。但如果不适合由主功率变压器的辅助绕组自举供电仍然需要与输入共地的辅助电源适配器。下面将讨论一些实现辅助电源适配器的电路方案。

可供选择的辅助电源适配器
为减少辅助英国认证电源适配器所用元件数,许多设计者选择了单晶体管或双晶体管变压器耦合反馈自振荡电路。这节省了PWM芯片或多频振荡器所占的空间和成本。PwM芯片或多频振荡器能产生交流脉冲以驱动变换器。只要使用一个变压器耦合反馈振荡器,并在变压器上增加一个独立绕组,就可以在任何直流电压水平下提供输出功率。由集电极绕组到基极绕组的反馈维持了电路振荡,也为输出绕组传递功率提供了足够的驱动。
Keith Billing手册里介绍了这类自振荡辅助变换器。
这种自振荡变换器由于电路简单、元件数量少而十分抢眼。但若没有附加电路,它就不能输出稳定的直流电压,而且还有其他缺点。若增加外围电路来调节输出并克服其他的缺点,则会增加内部损耗、元件数量及电路的复杂程度。
在某些场合里仍存在这样的争议,就是这些自振荡变换器相对于采用单晶体管、驱动电路简单的小功率变换器(如由自身PwM芯片供电的反激变换器)是否更具有优势呢?
由于反激变换器无需输出电感,所用的PwM芯片价格不断降低,且输出电压容易调节可通过检测与输入共地的从绕组电压来实现),因此可作为自振荡电路可靠的替换选择。
下面将对 Royer和 Jensen这两种最常用的振荡变换器进行讨论,并与简单的反激变换器进行比较。


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| 发布时间:2019.01.21    来源:电源适配器厂家
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