高精度30W开关电源：恒压/恒流双模调节实例

30W（15V、2A）精密恒压/恒流式开关电源的电路如图14-8所示。电路中共使用了4片集成电路：TOP214Y型单片开关电源（IC₁），PC816A型线性光耦合器（IC₂），可调式精密并联稳压器TL431C（IC₃），低功耗双运放LM358（IC₄，内部包括IC_4a和IC_4b两个运放）。该电路具有以下特点：①利用IC_4b、取样电阻R₃和R₄、IC₃构成电压控制环，IC_4a则组成电流控制环；②电压控制环与电流控制环按照“逻辑或门”的原理工作，即在任一时刻，输出为高电平的环路起控制作用；③增加了二次侧偏压绕组N_SB给控制环路供电，二次侧偏压U_SB能自动跟随直流输入电压U_I的变化，使电源输出电压U_O大幅度降低时仍具有恒流特性，仅当U_O≤0.8V时才进入自动重启动状态；④使用一片TOP214Y型单片开关电源，使额定输出功率达到30W。TOP214Y在宽范围电压（u=85～265V，AC）输入时，最大输出功率P_OM=42W；⑤采用由运放构成的电流控制环时，能将电流检测电阻R₆的阻值减至0.1Ω，其额定压降U_R6=0.1Ω×2A=0.2V，功耗降至0.4W，其功率损耗与输出功率的百分比仅为（0.4W/30W）×100%=1.3%，使电源效率得到提高：⑥VD_Z1采用P6KE200型瞬态电压抑制器，VD₁选BYV26C型2.3A/600V的超快恢复二极管，VD₂则为BYW29-200型8A/200V超快恢复二极管。考虑到VD₄的工作电流很小，可选1N4148型高速开关二极管。将反馈电压U_FB的最大值提升到46V，光耦合器工作电压亦升到40V，因此这里选用PC816A型光耦合器，其U_（BR）CEO=70V＞40V。

图14-8 30W（15V、2A）精密恒压/恒流式开关电源的电路

图14-8中，二次绕组的电压经过VD₂、C₂、L₁和C₃整流滤波后，得到+15V输出。R₃、R₄为取样电阻。U_O经R₃、R₄分压后得到取样电压U_O′，接至IC_4b的同相输入端。由TL431C产生的基准电压U_REF=2.50V（精确值为2.495V），接IC_4b的反相输入端。IC₄将U′_O与U_REF进行比较后，输出误差信号U_r1，再通过VD₅和R₁转换成电流信号，流入光耦合器中的LED，去控制TOP214Y的占空比，使U_O在恒压区内保持不变。电压控制环的频率补偿网络由C₇、R₁₀和R₁₁组成。将TL431C的阴极（第3脚）与输出电压设定端（第1脚）短接后，其输出电压U_REF=2.50V。R₉是限流电阻，可将TL431C的工作电流限定在1～10mA范围内。

IC_4a为电流控制环中的电压比较器，其同相输入端接电流检测信号U_R6，反相输入端接分压器电压U_FY。分压器是由R₅、R₈和TL431C构成的。IC_4a将U_R6与U_FY进行比较后，输出误差信号U_r2，再通过VD₆和R₁变成电流信号，流入光耦合器中的LED，进而控制TOP214Y的占空比，使电源输出电流I_OH在恒流区内维持恒定。显然，VD₅和VD₆就相当于一个“或门”。若电流控制环输出为高电平，电压控制环输出低电平，则电源工作在恒流输出状态；反之，电压控制环输出为高电平，电源就工作在恒压输出状态。(www.xing528.com)

二次侧偏置绕组N_SB上的电压，经过VD₄、C₈整流滤波后，获得偏置电压U_SB。当交流输入电压u从85V变化到265V时，U_SB=5～28.3V。U_SB专门给LM358和TL431C提供电源。VD₄的正向导通压降U_F4=1V。

精密恒压/恒流源的输出特性如图14-9所示。图中的实线和虚线分别对应与u=u_min=85V（AC）、u=u_max=265V（AC）这两种情况。由图可见，这两条曲线在恒压区内完全重合，在恒流区略有差异。

图14-9 精密恒压/恒流源的输出特性