PSR原边反馈开关电源设计之二-电路设计

-1-PSR原边反馈开关电源设计之二——电路设计一、PSR原边反馈开关电源电路基本原理(1)PSR原边反馈开关电源电路是一种基于变压器原边进行反馈控制的开关电源设计。这种设计方式具有结构简单、控制精度高、响应速度快等优点。在PSR原边反馈电路中，通过在变压器原边添加一个反馈绕组，将输出电压的变化转化为原边电流的变化，从而实现对输出电压的精确控制。例如，在市电220V输入的情况下，通过调整开关频率和占空比，可以稳定输出5V的电压，其输出电压的稳定度可以达到±1%。(2)PSR原边反馈开关电源电路的核心元件包括开关管、变压器、二极管、滤波电容等。其中，开关管是电路中的主要控制元件，其工作在开关状态，通过快速通断来控制电流的流动。变压器在电路中起到隔离和变压的作用，同时原边反馈绕组与副边绕组之间通过磁耦合实现电压反馈。以某型号PSR原边反馈开关电源为例，其开关频率通常设置在200kHz左右，这样可以减少开关损耗，提高电源效率。(3)在PSR原边反馈开关电源电路设计中，电路的稳定性是一个关键问题。为了提高电路的稳定性，通常会在电路中加入一些保护措施，如过压保护、过流保护、短路保护等。这些保护措施可以有效地防止电路因异常情况而损坏。以某品牌PSR原边反馈开关电源为例，其过压保护阈值设定为输出电压的110%，当输出电压超过此阈值时，电路会自动关闭开关管，从而保护电路不受损害。此外，电路中的滤波电容对于输出电压的稳定性和纹波抑制也起着至关重要的作用。一般而言，滤波电容的容量越大，输出电压的纹波越小。二、PSR原边反馈电路设计要点(1)在进行PSR原边反馈电路设计时，首先需要考虑的是开关管的选型。开关管作为电路中的关键元件，其耐压值和电流承载能力必须满足电路的工作要求。例如，在市电220V输入、输出5V的情况下，开关管的耐压值应至少为400V，以防止因电压波动或电路故障导致的损坏。同时，开关管的导通电阻和开关速度也是选择时的关键因素，低导通电阻和快速开关速度有助于提高电源的效率。(2)变压器的选择和设计是PSR原边反馈电路设计的另一个重要环节。变压器不仅要满足变压比的要求，还要考虑到漏感、分布电容等因素对电路稳定性的影响。在实际设计中，变压器的原边绕组匝数应根据输入电压和开关频率来确定，而副边绕组的匝数则需根据输出电压和电流来计算。此外，变压器的磁芯材料、尺寸和结构也会对电路的性能产生显著影响。例如，采用铁硅合金磁芯的变压器相比传统硅钢片磁芯，具有更低的磁滞损耗和涡流损耗，从而提高电源效率。(3)滤波电容在PSR原边反馈电路中扮演着至关重要的角色，它直接影响到输出电压的稳定性和纹波大小。在选型时，应考虑电容的额定电压、容量和自谐振频率。额定电压应高于输出电压的最大值，以防止因电压波动导致的电容击穿。容量方面，一般建议采用多个小容量电容并联的方式，以降低等效串联电阻（ESR）和等效串联电感（ESL），从而提高滤波效果。同时，电容的自谐振频率应远高于开关频率，以避免自激振荡现象的发生。例如，在输出5V、电流1A的PSR原边反馈电路中，通常会选择多个1000uF、25V的电解电容并联作为滤波电容。三、PSR原边反馈开关电源电路实现与优化(1)PSR原边反馈开关电源电路的实现涉及多个步骤，包括电路板设计、元件采购、组装和测试。在电路板设计阶段，需要合理布局元件，确保电路的散热和电磁兼容性。例如，开关管和变压器应放置在散热良好的位置，同时注意滤波电容和二极管的布局，以减少电磁干扰。元件采购时，应选择质量可靠的元件，避免因质量问题导致电路不稳定或损坏。组装过程中，需严格按照电路图进行，确保焊接质量。(2)电路实现后，需要进行一系列的测试，以验证电路的性能。测试项目包括输入电压的适应性、输出电压的稳定度、输出电流的能力、电源效率以及保护功能的可靠性。例如，通过调整输入电压，观察输出电压的变化，确保其在规定的范围内稳定输出。同时，测试电路在满载条件下的效率，以及过压、过流保护功能是否正常工作。(3)在电路优化方面，可以通过调整开关频率、占空比、元件参数等手段来提高电源性能。例如，通过降低开关频率可以减少开关损耗，提高电源效率；通过调整占空比可以改变输出电压的大小；通过更换滤波电容可以提高输出电压的稳定性和降低纹波。此外，