开关电源中的辅助电源系统及其设计
来源： 作者： 发布时间：2015-04-06 11:23:32 浏览量：1 引言
开关电源一般由功率主回路、辅助电源和控制回路组成。功率主回路主要用来给用户负载供电，而开关电源的辅助电源主要用来给功率主回路的控制电路、驱动电路或电源系统的监控电路供电。
辅助电源的设计不但影响到整个电源的体积、效率、稳定性、可靠性和成本，而且还将影响到整个开关电源的设计策略。一个重要的原因就是隔离问题。例如在离线式开关电源中，如果其内部的辅助电源和功率主回路输入共地，那么就需要用光耦或变压器来对输出电压采样信号进行隔离，见图1。而如果是内部辅助电源和功率主电路输出共地，则一般不需要对电压采样信号隔离，这时只需对驱动信号隔离。
图1 辅助电源和输入共地
2 开关电源辅助电源的特点及种类
由于所需辅助电源的功率一般较小，辅助电源应该力求简单、可靠和小巧。根据辅助电源与功率主回路的关系，开关电源中的辅助电源可以分为两大类：
(1)独立型：辅助电源独立于功率主回路。主要用于大功率或中功率电源系统，比如在通讯电源、ATX电源中，需要电源正常或失败信号或电源远程控制的功能时，在功率主回路即使不工作时，辅助电源也要正常供电。下面是几种常见的独立型辅助电源设计方法。
第一种方法： 传统的线性电源作为辅助电源。它是用普通的矽钢片低频变压器降压后，又经过四只二极管全波整流，经C5、C6平滑滤波后加到三端稳压器7815输入端。电路见图2：
图 2 低频变压器构成的辅助电源
这种设计中，低频变压器的体积往往选的足够大，以满足各种安全规范中对绝缘和漏电特性的要求。但由于它的简单、可靠和方便，以及完全的隔离特性，所以在大功率开关电源系统中，低频变压器不会影响到整个电源的尺寸和造价时，它将是一个不错的选择。
第二种方法：一种不用低频变压器降压的简易辅助电源。它的实用电路见图4。用两只无极性的高频电容C6 、C7，直接从两路220V(经过输入滤波电路之后)电网电压中取得低频脉动电压，并串联两只电阻R2、R3限流。然后经过四只二极管全波整流，最后再输入集成稳压器7815，以提供所需电压。IC输入端并联一只稳压二极管箝位，防止浪涌电压损坏7815。
图 3 一种不用低频变压器降压的简易辅助电塑封电感源
第三种方法：由自激式开关变换器构成非常轻巧的辅助电源，可以方便地产生多路辅助电源。图4是由一个自激式反激式变换器构成的辅助电源。
图 4 一种自激式反激式高频变换器构成的辅助电源
这个辅助电源适合于110/220Vac输入。开始时由于通过R1、R2的基级驱动电流，Q1开始导通，绕组P2上的反馈电压将加速Q1的开通过程。随着Q1的导通，初级线圈P1上的电流将线性增加，而R3上的电流也线性增加，Q发射级电压增加，导致R2上的电流减小,Q1开始关断。由于P2上的反馈电压方向，所以将加速Q1的关断过程。在反激阶段，绕组P3和D10把反激的大部分能量回馈到输入，只有一小部分能量通过D11传送到输出。根据变压器铁芯选择适当的初级线圈，使得在Q1开通阶段储存的能量至少是所需辅助输出能量的3-4倍，这样二极管D10在反激阶段始终导通，次级电压就完全由初级电压和砸数比决定，这样做的一体电感好处是易于设定辅助电源的输出电压。
第四种方法：用单片电源芯片，如Topswitch或Tinyswtich系列芯片，可以方便的做成高性能小功率的辅助电源。图5是topswitch 芯片在单端反激式单片开关电源中的典型应用。
图 5 Topswitch在单端反激式单片开关电源中的应用
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