反馈回路设计 - 基于多路单端反激式开关电源的设计方案

　　3.6 反馈回路设计

　　开关电源的反馈电路有四种类型：基本反馈电路、改进型基本反馈电路、配稳压管的光耦反馈电路、配TL431的光耦反馈电路。本设计采用电压调整率精度高的可调式精密并联稳压器TL431加线形光耦PC817A构成反馈回路。

　　TL431通过电路取样电阻来检测输出电压的变化量ΔU，然后将采样电压送入TL431 的输入控制端，与TL431的2.5 V参考电压进行比较，输出电压UK也发生相应变化，从而使线性光电耦合器中的发光二极管工作电流发生线性变化，光电耦合器输出电流。

　　经过光电耦合器和TL431组成的外部误差放大器，调节TOP223Y控制端C 的电流IC，调整占空比D（IC与D成反比），从而使输出电压变化，达到稳定输出电压的目的。

　　对于电路中的反馈部分，开关电源反馈电路仅从一路输出回路引出反馈信号，其余未加反馈电路。这样，当5 V输出的负载电流发生变化时，定会影响12 V输出的稳定性。

　　解决方法是给12 V输出也增加反馈电路。另外，电路中C10为TL431的频率补偿电容，可以提高TL431的瞬态频率响应。R5为光电耦合器的限流电阻，R5的大小决定控制环路的增益。电容器C13为软启动电容器，可以消除刚启动电源时芯片产生的电压过冲。

　　下面主要是确定R4~R8的值：

　　按照应用要求，对5 V电源要求较高，但也要兼顾12 V电源，权衡反馈量，将R7，R8的反馈权值均设置为0.6，0.4，各个输出的稳定性均得到保障和提高。

　　只有5 V输出有反馈时，如R4，R7取值均为10 kΩ，此时电流IR7 =250 μA，分权后，R7分得150 μA、R8分得150 μA.根据TL431的特性知，Vo，VREF，R7，R8，R4之间存在以下关系：

　　

　　式中：VREF为TL431参考端电压，为2.5 V;Vo为TL431输出电压。根据电流分配关系得（单位：kΩ）：

　　

　　式中：VF 为光耦二极管的正向压降，由PC817技术手册知，典型值为1.2 V.先取R5=390 Ω，可得R6=139 Ω，取标称值150 Ω。

　　3.7 控制回路

　　由电容C7和电阻R12串联组成。C9用来滤除控制端的尖峰电压并决定自动重启动时序，并和R12一起设定控制环路的主极点为反馈控制回路进行环路补偿。由数据手册知，C9选择47 μF/25 V的电解电容，当C9 =47 μF时，自动重启频率为1.2 Hz，即每隔0.83 s检测一次调节失控故障是否已经被排除，若确认已被排除，就自动重启开关电源恢复正常工作。R12取6.2 Ω。

　　4 方案的实验结果

　　根据以上方案设计的方法和规范，设计出的一种基于TOP223Y双路+5 V/3 A，+12 V/1 A输出的反激式开关电源。在宽范围85~265 VAC的输入范围下对其性能进行了测试，如表1所示。

　　

　　由以上选取的实验数据得出，+5 V/3 A（反馈权重0.6，负载500 Ω）输出的电压调整率为SV = ±0.18%，输出的纹波电压为39 mV，输出的最大电流为3.2 A;+12 V/1 A（反馈权重0.4，负载750 Ω）输出的电压调整率为SV = ±0. 3%，输出的纹波电压为68 mV，输出的最大电流为1.10 A.

　　该电源在满载状态时，功率可达27.6 W，最大占空比为0.60，电源效率为83.1%，开关电源具有良好的性能，满足应用要求。

　　5 结语

　　本文所设计的开关电源方案，芯片的高度集成化，外围电路设计简单。电源的性能通过参数的调节仍有提升的空间。双输出双反馈异权重的设计使开关电源的更加实用灵活，不同的保护电路的设计，使电源的实用更加安全可靠，该方案所设计的电源在实际应用中表现良好。