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从USB获得高效的双轨电源

来源:    作者:    发布时间:2015-06-04 20:31:36    浏览量:

反馈工作原理如下:晶体管Q1关断,直到其基极电压(VBE)约为0.55V。这样,输出电压可依照以下公式计算:

由于反激的作用,输出电压持续升高,Q1被驱动得更厉害,使其集电极电压下降。由于集隔离电感器电极连接到555定时器的控制输入端,其标称的上限约为(2VCC/3),于是使电容以相同的速率充放电,但处于一个狭窄的电压区间。其贴片电感器效果是,同时减小了用于驱动MOSFET开关的输出脉冲的开关次数。频率与占空比(D)上的净变动使VOUT下降,最终降低了反馈电压,也减少了Q1的“导通”时间。

电路需谨慎设置的其中一项是反激变压器。经过测试,多款自制变压器的工作性能良好。最终确定的方案是重新使用一个RFI抑制电感的磁芯,它主要出现在电视机开关电源的电源输入端。变压器初级采用多股绕线,以减少串联电阻。例如,使用四股0.3mm绝缘铜线,紧密缠绕七匝,所得初级电感为30μH,测得电阻为0.03Ω。较低的线圈电阻减少了电感器在开关时产生的焦耳热,从而达到更高的效率。RS-Electronics(RS库存号647-9446,由Epcos生产)现有一款适用的、市场一体成型电感上可以买到的铁氧体磁芯和绕线骨架套件。

进一步的优化做法是,D1和D2采用大电流、高速、低正向压降的肖特基二极管。在MOSFET的栅极另加一功率电感只反偏二极管,以减少RFI。5VUSB线上加一个100mH扼流圈,也进一步降低了开关噪声。

鉴于我们设计的目的,USB端口被作为一个5V电源,串接了一个10Ω电阻,以防最差情况下的500mA电流。100μF的去耦电容C5用于防止在电源轨中产生开关噪声。在负载为50Ω时,测得的输出效率大约为72%,输出电压跌至±7.6V。输出也成功地连接到78L05等线性稳压器以获得其它电压。在设计方面,可以进一步优化之处是用软件控制输出的切换。这里我们不做细述,但用一个独立的有源晶体管调节555的开或关的方法可以实现待机或激活操作。

图3显示了转换器的上电瞬态响应。

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    如果有其它元器件损坏,只换电阻肯定不行。

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