一种多路输出开关电源控制器
多路输出开关电源设计

多路输出开关电源设计安森美半导体公司的NCP1252是一款电流模式PWM控制器,它使用内部固定的定时器,可以不依赖于辅助电压来检测输出过载。
文章介绍了基于NCP1252芯片的多路输出开关电源设计,分析了开关电源的工作原理,给出了设计步骤。
该开关电源可提供软起动、短路保护、过流保护等功能,并将该电源成功用于某型雷达收发机,验证了分析、设计的有效性。
标签:NCP1252芯片;多路输出;开关电源Abstract:The ON Semiconductor’s NCP1252 is a current-mode PWM controller that uses internally fixed timers to detect output overload without relying on auxiliary voltages. This paper introduces the design of multi-output switching power supply based on NCP1252 chip,analyzes the working principle of switch power supply,and gives the design steps. The switching power supply can provide soft start,short circuit protection,over-current protection and so on. The power supply has been successfully used in a certain type of radar transceiver,which verifies the effectiveness of the analysis and design.Keywords:NCP1252 chip;multiplex output;switching power supply引言电源如同人的心脏,为各种电子设备提供电能,性能优劣直接影响到整个电子系统的稳定性。
一种多路输出的高效率开关电源设计

( C h i n a E l e c t r o n i c s T e c h n o l o g y G r o u p C o r p o r a t i o n N o . 2 4 R e s e a r c h I n s t i t u t e , C h o n g q i n g 4 0 0 0 6 0 , C h i n a )
摘 要 :伴 随着 电子 系统 功 能 多 元化 、 结构 小型 化 的 发展 趋 势 ,要 求 开 关 电源在 满足 体 积 的 条件下 ,能够 实现 多路 输 出以满 足 系统 使 用要 求 。针 对 该 分析 ,文章介 绍 了一 种 基 于T I 公 司的
T P S 4 0 0 5 5 P WP控 制 器及L MZ 1 4 2 0 3 电源模 块开 发 的多路 非 隔 离DC / DC变换 器的工作原理 及设 计方
A Hi g h - - e ic f i e nc y S wi t c h- - Mo d e Po we r Su pp l y De s i g n f o r M ul i- t - c ha nn e l Out pu t
LI We n h a o , DU Pe i d e , YI N Hu a
法 ,重 点阐述 了该型 变换 器在研 制过程 中的技 术难点及其解决 办法。最后 采 用该方案设 计 了一 个实
验 电路 。仿真和实验 电路 测试 结果表 明,分析设计满足要 求。
关键词 :同步整流 ;B u c k ;正 负电源输 出;多路 中图分类号 :T N 4 0 2 文献标识码 :A 文章编号 :1 6 8 1 — 1 0 7 0( 2 0 1 3 )1 1 - 0 0 2 4 - 0 4
毕业设计38多路输出开关电源

1 前言作为带动产业规模扩大的直接动力,新增投资和新建项目一直是产业发展的风向标,多年以来,中国集成电路产业的竞争格局一直呈现国有和外资企业平分天下的态势。
但近几年来,随着外资和民间资本加速进入国内集成电路行业,以上产业格局正在发生根本性的改变,其总的趋势是外资企业开始占据主体地位,民营企业也开始发挥举足轻重的作用。
开关电源的设计通常选用PWM 集成芯片。
近年来,将PWM 控制电路、保护电路成到一块芯片上的开关电源集成控制器,由于其外围电路简单和高可靠性等优点,受到了电路设计人员的欢迎常见的PWM控制器分为电压控制型和电流控制型两种。
电压型PWM是通过反馈电压来调节输出脉宽.电流型PWM 是通过输出电感线圈的电流信号与误差放大器输出信号相比较来调节占空比,从而使电感峰值电流随误差电压变化而变化。
目前电流PWM 控制器是较理想的一种PWM 控制器。
下面介绍一种采用UC3844 高性能电流PWM控制器的反激式开关电源电路,该电路具有电流反馈和电压反馈双环控制的优点,电压调整率和负载调整率高。
其中光耦HI1A1和三端稳压管TL431 配合控制大大提高了电源电压的瞬态响应速度和调整率。
实验证明该电路具有良好的性能和很高的应用价值随着现代科技的高速发展,功率器件的,设计了一种多路输出的单端反激式开关电源电路。
该电源性能优良,具有稳压效果好,纹波小,负载调整率高等优点.可作为电机控制的电源模块,具有很高的应用价值。
由于其外围电路简单和高可靠性等优点,受到了电路设计人员的欢迎。
2系统方案设计2.1 方案比较方案一:图1.1 方案一方框图方案一中从220V交流电输入经过滤波稳压后得到一个相对稳定的电压,在经过变压器对起进行变压,然而在变压后其波中还有杂波,电压也不稳定在对起进行滤波稳压,但是当运用于输出负载是对其输出电压有冲击影响,所以使用反馈电路使其对电压进行调节来对输出稳压。
通过输出端的电压反馈和输入端的电流反馈使输出电压更加稳定。
一种新型多路输出反激式开关电源的设计和实现

纹波 输 出功率
≤ 1 %
5 W 2
I 引言
开关 电源 的设计 通常选 用 P WM 集 成芯 片 。近 年来 ,将 P WM 控制 电路、保护 电路集成到一块 芯片 上的开关 电源 集成 控 制器 ,由于其外围 电路简单和高可靠 性等优 点,受到了 电路
设计人 员的欢迎
常见 的P WM 控 制器分 为 电压控制型 和 电流控 制型两种 。 电压型 P WM 是通过 反馈 电压来调节输 出脉 宽。 电流型 P WM 是通过输 出电感线圈 的电流信号与误差放大器输 出信 号相 比较 来调节 占空 比,从而 使 电感峰值 电流 随误差 电压变 化而变化 。 目前 电流型 P WM 控制器 是较理想的一种 P WM 控制器 。 下面介绍一种采用 UC 8 4 34 高性 能电流型 P WM控制器的反 激式开关 电源 电路,该 电路具有 电流反馈和 电压 反馈双环控制 的优点,电压调整率和负载调整率高。其中光耦 HIA1 1 和三端 稳压管 T 4 1 L 3 配合控 制大大提 高了电源 电压的瞬态响应速度和 调整率 。实验证 明该 电路具有 良好 的性能和很高 的应用 价值 。
v lg p l go odajs n tnd Oo .ta b sdfr tro - ot eipe o dl ut ta a r , a d me rea nIC eue omoo n S n c
t l Sap we mo u ea d h s et r p l a o au . o a r : o r d l n a b t p i t nv l e ea ci Ke r s Cu rn W M ; ywo d : re t P UC3 4 ; y  ̄ kS thPo r Trn f r 8 4 H b wic we ; a s o
uc3842

基于UC3842 的多输出开关电源设计刘俊1 楚君2 郭照南1 王玲3(1.湖南工程学院电气与信息工程系湖南湘潭4111012.湘潭大学信息工程学院湖南湘潭4111053.湖南大学电气与信息工程学院湖南长沙410082 )摘要:本文阐述了一种基于UC3842 PWM 控制器的新型多路输出反激式开关电源电路的设计。
该设计详细给出了变压器、漏感消除电路、启动电路以及电压电流反馈电路的设计过程。
实验结果表明该电源性能优良。
作为电机控制的电源模块,具有很高的应用价值。
关键词:电流型PWM;UC3842;反激式开关电源中图分类号:TN492 文献标志码:BDesign of Multi-output Switching Power Supply based on UC3842LIU Jun1, CHU Jun2, GUO Zhao-nan1, WANG Ling3(1.Hunan Institute of Engineering Department of Electricaland Information Engineering,Xiangtan,411101,china2. College of Information Engineering, Xiangtan University,Xiangtan,411105,China3. College of Electric and Information Engineering,HunanUniversity,Changsha,410082,China)Abstract:The design of a new multi-output switching power supply based on UC3842 is proposed in this paper. The design of transformer, leakage inductance elimination circuit, start circuit and voltage and current feedback circuit is introduced in detail. Experiment results show that the power supply has good performance.It can be used for motor control as a power module and has better application value.Key words: current PWM; UC3842; flyback switch power0 引言近年来,随着电源技术的飞速发展,开关稳压电源朝着高频化,集成化的方向发展,开关电源已经得到广泛的应用。
一款多路输出单端反激式开关电源的电路设计方案

多路输出电源对于电源应用者来讲,一般都希望其所选择的新巨电源产品为“傻瓜型”的,即所选择的电源电压只要负载不超过电源最大值,无论系统的各路负载特性如何变化,而各路电源电压依然精确无误。
仅就这一点来讲,目前绝大多数的多路输出电源是不尽人意的。
为了更进一步说明多路输出电源的特性,首先从图1所示多路输出开关电源框图讲起。
从图1可以看到,真正形成闭环控制的只有主电路Vp,其它Vaux1、Vaux2等辅电路都处在失控之中。
从控制理论可知,只有Vp无论输入、输出如何变动(包括电压变动,负载变动等),在闭环的反馈控制作用下都能保证相当高的精度(一般优于0.5%),也就是说Vp在很大程度上只取决于基准电压和采样比例。
对Vaux1,Vaux2而言,其精度主要依赖以下几个方面:1)T1主变器的匝比,这里主要取决于Np1:Np2或Np1:Np32)辅助电路的负载情况。
3)主电路的负载情况注:如果以上3点设定后,输入电压的变动对辅电路的影响已经很有限了。
图1在以上3点中,作为一个具体的开关电源变换器,主变压器匝比已经设定,所以影响辅助电路输出电压精度最大的因素为主电路和辅电路的负载情况。
在开关电源产品中,有专门的技术指标说明和规范电源的这一特性,即就是交叉负载调整率。
为了更好地讲述这一问题,先将交叉负载调整率的测量和计算方法讲述如下。
电源变换器多路输出交叉负载调整率测量与计算步骤1)测试仪表及设备连接。
2)调节被测电源变换器的输入电压为标称值,合上开关S1、S2…Sn,调节被测电源变换器各路输出电流为额定值,测量第j路的输出电压Uj,用同样的方法测量其它各路输出电压。
3)调节第j路以外的各路输出负载电流为最小值,测量第j路的输出电压ULj。
4)按式(1)计算第j路的交叉负载调整率SIL。
SIL=×100%(1)式中:ΔUj为当其它各路负载电流为最小值时,Uj与该路输出电压ULj之差的绝对值;Uj为各路输出电流为额定值时,第j路的输出电压。
多路输出反激式开关电源设计要点说明

(3) 输出电压纹波:VPP≤80mV
(4) 工作频率:100KHz
(5) 最大占空比:Dmax=0.42
(6) 效率η=75%
(7) 总功率:55W
给出电源主电路与控制电路的设计清单。用protel软件进行电源电路原理图与PCB图的设计,进行电路调试,对调试过程中出现的问题进行分析处理,获得多路输出反激式开关电源原理样机。
开关电源样机输出电压稳定性较高,输出电压纹波较小,符合设计规小于 80mV 的要求;样机整体测试结果表明,电源各项指标均符合要求,输出稳定,性能较好。
关键词:开关电源;反激式;UC3844;模块化
DesignofMulti-outputFlybackSwitchingPowerSupply
Abstract:It was designed and produced a set of multiple output fly-back switching power supply, using the chip UC3844 as the control core. The design of the system and specific module circuits was completed. The module circuits include EMI filter circuit, level protection and bridge rectifier circuit, snubber circuit, high frequency transformer, start and drive circuit of UC3844, current sensing and over-current protection circuit. The parameters of switching power supply circuit were chose, designed and distributed reasonably. According to the schematic circuit design and design specifications, we produced the PCB, and assembled the prototype of power supply, also finished the test in the final.
UC3843控制多路输出开关电源设计与实现

UC3843控制多路输出开关电源设计与实现王 正,朱兴动,张六 (海军航空工程学院青岛分院,山东青岛266041) 收稿日期:2004202205 作者简介:王 正(1970-),男,山东青岛人,讲师,主要研究方向为电力电子技术、航空维修技术、信息处理技术。
摘 要:介绍了采用UC3843控制器的单端反激式开关电源的设计与实现,讲述了UC3843控制器内部电路及其特点,通过具体的多路输出开关电源设计实例分析了设计的主要步骤以及实际设计中应注意的问题,并提出了抑制噪声的措施,最后给出了该电源的性能测试数据。
关键词:开关电源;高频变压器;UC3843控制器;抑制噪声;多路输出中图分类号:TP27315 文献标识码:A 文章编号:16712654X (2004)022*******引言开关电源是一种高频电源变换电路,采用直2交2直变换,能够高效率地产生一路或多路可调整的高品质的直流电压。
半导体技术高速发展所提供的高反压快速开关晶体管使无工频变压器的开关电源迅速实用化,而半导体技术的迅速发展又为开关电源控制电路的集成开关控制器奠定了基础,适用各类开关电源控制电路的集成开关控制器应时而生,并迅速发展,克服了以往采用分离元件控制电路的许多弊端,现在设计的开关电源大部分都采用集成开关控制器,其中Unitrode 公司生产的UC3843可编程PW M 控制器在实际设计中得到了广泛应用。
1 UC3843可编程PW M 控制器简介UC3843是一种单端输出电流控制型电路,其最大的优点是外接元器件极少,外电路装配非常简单,其原理方框图如图1所示,它有两个控制闭合环路,一个是输出电压反馈回误差放大器,用于同基准电压比较后产生误差电压;另一个是电感(变压器初级)中电流在反馈电阻(R S )上产生的电压与误差电压进行比较产生调制脉冲的脉宽,这些都是在时钟所限定的固定频率下工作。
由于误差信号实际控制着峰值电感电流,故称其为电流型脉宽调制器,其优点如下:1)线性调整率(电压调整率)非常好,可达0.01%/V 。
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一种多路输出开关电源控制器
[日期:2006-11-17] 来源:电源技术应用作者:瑞士商升特股份有限公司上海代表处周琛[字体:大中小]
O 引言
SC2463是一个高性能多输出降压转换控制器。
它可以被配置用在不同的电源管理应用中,比如有多路输出电压需求的ADSL电源,需要正负电压的混合信号电源,电脑调制解调器电源,基站电源,通用的多路输出电压的电源系统。
l 描述
SC2463提供了4.5V至30V的宽输入电压范围,两个可设置达700 kHz开关频率的开关转换器,能提供高达15A输出电流及低至0.5V输出电压。
它还提供了两个正输出电压线性调节器。
芯片TSS0P一28小封装极大地减小了线路板面积。
SC2463两个异相降压开关转换器可以减小输入电流纹波,允许使用更少的输入电容。
高达700kHz的开关频率可以减少输出电压纹波并且降低噪音,同时还可以减小输出电感和电容的尺寸。
其它的特性还包括软启动,电源正常指示和频率同步。
如图l所示,电源VIN,PVCC和AVCC都给SC2463供电。
其中AVCC为芯片内部振荡器、开关、低差压稳压器和电源正常电路提供偏置电压。
PVCC用来驱动低端场效应管。
当VIN高于14V时,需串联一个1100kΩ的电阻或一个外部PNP晶体管作为线性调节器,给AVC C和PVCC提供偏置电压。
SC2463利用一个内部电流源和一个连在ILIM和AGND之间的外部电阻来调节通过场效应管的电流限流值。
如图2所示,SC2463启动时由一个5μA电流源给软启动管脚SS充电。
当管脚SS电压达到O.5 V时,第一个开关转换器开始启动,误差放大器的参考电压随软启动信号开始上升。
当管脚ss电压达到3 V时.将立刻被下拉到大约0 7V,此时第二个开关转换器开始按照第一开关转换器的形式进行软启动。
当管脚SS电压第二次到达3V时,便会被第二次下拉至大约O.7V,此时两个正向LD0被启动。
正向LDO的参考电压随管脚SS电压开始上升。
管脚SS将会上拉至电源电压AVCC。
此时间由管脚SS上的软启动电容值(C5)来控制。
如果管脚SS被外部信号下拉至0.5 V以下,SC2463则不能工作。
电源正常信号输出(POK)用来监测开关转换器中误差放大器的反馈电压(FB),如果这电压高于0.55V或低于O.45V,管脚POK便会被拉低,并且保持低态直到启动
结束。
低端栅极驱动器由PVCC供电并提供1A的峰值电流。
高端栅极驱动也能提供1A峰值电流。
图2中波形A是软启动管脚SS上的电压。
波形B是第一个开关转换器的上端场效应管驱动电压(GDIH)。
波形C是二个开关转换器的上端场效应管驱动电压(GD2H)。
波形D是LDO输出电压(2 6V)。
图1中的SC2463电源1.2V输出电压首先建立。
随后建立的输出电压是3.3 V。
而二组线性稳压的2 6V和1.8V输出电压最后建立。
2 电源设计要点
降压式开关电源功率器件基本上是由滤波电感,输出滤波电容,输入滤波电容和功率场效应管所组成。
2.1 电感设计
输出电感的选择及设计是基于输出DC电压的稳态和瞬态的要求。
较大的电感值可减小输出纹波电流和纹波电压,但在负载瞬变过程中改变电感电流的时间会加长。
较小的电感值可得到低的直流铜损,但是交流磁芯损耗和交流绕线电阻损耗会变大。
折衷的方法是选择电感纹波电流峰峰值在输出负载电流额定值的20%到30%之间。
假定电感纹波电流峰峰值是负载直流电流的20%,那么输出电感值为
以图1中开关变换器中的L1为例,VIN=5V,Vo=3.3 V,Io=3 A,fs=150 kHz,由此计算出来的电感值是12.5 μH。
可选用市场上很容易采购到的15 μH/5 A表面贴装电感。
2.2 输出电容
输出电容应按照输出电压纹波和负载动态变化要求来选择。
输出电感产生的纹波电流会在输出电容等效串联电阻(ESR)上产生输出电压纹波(VRIPPLE)。
为了满足输出电压纹波要求,输出电容等效串联电阻(ESR)必须满足式(2),即
以图l为例,VIN=5V,Vo=3.3V,fs=150kHz,L=15μH,VRIPPs=50 mV,那么计算出来的RESR值是100mΩ。
在本例中采用了一个RESR为100 mΩ,电容量为100μF钽电容。
2.3 功率场效应管
场效应管是通过它的内阻(RDSON),栅极电容及电荷(θg),和封装热阻(θJA)这3个参数来选择的。
利用SC24631A内置驱动器,一个栅极电荷为25 nC的场效应管(FDS6898A)会产生大约25 ns的开关升/降时间(ts=25 nC/lA),将在上端场效应管开关时产生开关损耗(RQ1-1S)
PQ1-S=IoVINtsfs (3)
上端场效应管(Q1一1)的栅极损耗(Po1-1GATE)近似为
PQ1-1_GATE≈QGVINfs(4)
上端场效应管在导通时的损耗为
PQ1-1_c=I20RDSOND (5)
上端场效应管总损耗(PQ1-1)足它的栅极损耗,传导损耗,和开关损耗的总和,即
PQ1-1=PQ1-1_GATE+;Q1-1_c+PQ1-1_s (6)
由于在上端和下端场效应管之间无重叠传导,下端场效应管漏极和源极之间的寄生二极管总是在下端场效应管导通之前导通。
下端场效应管导通电压仪为一个在漏极和源极之间二极管的电压(VSD=0.7V)。
此下端场效应管开关损耗为Q1-2_=tsIOUTVSDfs (7)
下端场效应管的栅极损耗(PQ1-2GATE)也可由式(8)近似得到,即
PQI-2_ (GATE≈QGVOMfs(8)
下端场效应管在导通时的损耗为
PQ1-2c=I2ORDSON(1一D) (9)
在死区时问内Q1-2的损耗是在它寄生二极管上的传导损耗(PQ1-2D),即
PQI-2=VSDfsIOUTtDEAD (10)
式中:tDEAD是电源控制芯片上下端场效应管驱动的死区时间,SC2463的死区时间约为100ns。
Q1一2的总损耗(PQ1-2)是它的栅极损耗,传导损耗,开关损耗和寄生二极管传导损耗的总和,即
PQ1-2=RQ1-2_GATE+PQ1-2_D+PQ1-2_S (11)
以图1为例,FDS6898A上下端导通内阻都是14m,.q,整个FDS6898损耗为O 34w。
场效应管的结温可由式(12)计算,即
TJ=TA+θJA·PLOSS(12)
从FDS6898A手册上可查到它最大的结温至室温热阻是78℃/W(θ1A),如果图1电源环境最高温度是45℃,那么Q1工作结温(TQ1J)为72℃(45+78×O.34)。
这温度远小于FDS6898A 150℃的结温限制。
这里假设Q1被直接焊在2盎司铜层和1平方英寸面积的PCB散热焊盘上。
如果需要更进一步降低Q1的结温,可以增加PCB散热焊盘面积或将Q1套上外加的散热器。
另外,芯片到散热焊盘的焊接,封装芯片材料,热接触面,热结合性能,可得到的有效散热区域和环境空气流动状况(自然或强制对流)都对场效应管晶片的温升都有很大的关系。
实际温度的测量和验证是场效应管热没计的关键。
表1是场效应管功率损耗的汇总。
图l中开关转换器另一路(12V→1.2V/3A)中的功率器件可用同样方式来设计。
3 PCB排板要点
电源功率器件在PCB上的正确放置和走线将决定整个电源工作是否正常。
设计人员首先要对开关电源功率器件上的电压和电流的波形有一定的了解。
图3更进一步显示了一个降压式开关电源功率电路元器件上的电流和电压波形。
由于从输入滤波电容(GIN),上端场效应管(Q1)和下端场效应管(Q2)中所流过的电流是带有高频率和高峰值的交流电流,所以要尽量减小由GIN一Q1一Q2所形成的环路面积。
同时由下端场效应管(O2),电感(L),和输出滤波电容(COUT)所组成的环路面积也要尽量减小。
图4是一个比较好的电源功率电路PCB走线。
CIN一Q1-Q2和Q2-L一COUT环路的面积已控制得最小。
上端场效应管(Q1)的源极,下端场效应管(Q2)的漏极和输出电感(L)之间的连接点是一整块铜片焊盘。
由于该连接点上的电压是高频电流,Q1和Q2和L 需要靠得非常近。
虽然输出滤波电感(L)和输出滤波电容(COUT)之间的走线上没有高峰值的高频电流,但比较宽的走线可以降低直流阻抗的损耗使电源的效率得到提高。
如果成本上允许,电源可用一面完全是接地层的双面PCB。
但必须注意在地层上尽量避免走
功率和信号线。
在电源的输入和输出端口还各增加了一个瓷片电容器来改善电源的高频滤波性能。
参照文献中讨论过的要点,我们首先需要将连接到功率地层的元器件和连接到控制信号地层的元器件区分开来,然后将控制信号器件靠近信号地层和控制芯片(SC2463)。
控制信号地层与功率地层需分隔开来并通过单点相连接。
这连接点通常会选择在控制芯
片的接地脚(SC2463的脚21)。
4 结语
SC2463对于多输出的电压应用非常适合。
它的高度集成减小了线路板面积,降低了产品的成本。
芯片中内置的输出电压启动顺
序满足了许多系统芯片的上电要求。