【例1-34】 70W（峰值126W）输出开关电源电路

图1-37所示电路可输出高峰值功率，不会引起放大器失真，在双输入电压范围内的工作方式，单一设计可适合全球使用。在70W输出功率时效率为88%，满足CEC2008平均效率86%的要求（要求为85%），空载功耗低（在115/230V AC交流输入时小于350mW），提供开环和输出短路锁存保护，并具有快速AC复位功能，符合CISPR-22/EN55022B对EMI限制的要求，EMI裕量大于10dBμV。集成的安全、可靠的内部限流点，精确的、自动恢复且具有迟滞特性的过热关断功能，使PCB的温度在各种条件下均维持在安全范围内，自动重启动功能在电压缓慢降落时对电源提供保护。

PeakSwitch系列器件适合于短时间内有很高的峰值功率要求但对连续或平均功率要求很低的应用场合。一般的功率比例为P峰值≥2×P平均。PeakSwitch系列器件具有高的开关频率，允许使用一个小的磁芯来处理峰值功率。因为峰值功率持续时间很短，变压器绕组不会出现过热现象。随着平均功率的增加，基于变压器的实际温度，需要选择较大的变压器，以增大绕组的导电面积。

针对于密闭的适配器工作在峰值功率与连续（平均）功率时的应用，PeakSwitch系列器件功率的数据可能会存在差异，例如，如果峰值功率输出的占空比很低，假设只在开机时用来加速驱动硬盘，持续时间2s，那么变压器温升只与连续平均功率有关。可是，如果在每200ms期间峰值功率持续时间达50ms，则变压器的温升就要考虑了。在所有设计中，Peak-Switch系列器件和变压器的温升都要在最恶劣的环境温度、最差的负载条件下进行校验。

选择具有较大容量的整流桥并使之工作在较小的电流下，可减小整流桥的压降和功率损耗，提高电源效率。由二极管构成的整流桥(BR)的标称电源电流IN应大于在输入电压为最小值(Vmin)时的初级有效电流，功率因数在0.6～0.8之间，其具体数值取决于输入电压VIN和输入阻抗。

钳位电路主要用来限制高频变压器漏感所产生的尖峰电压并减小漏极产生的振铃电压，为降低其损耗，输入钳位电路由瞬变电压抑制二极管和快恢复二极管构成。输入滤波电容C1用于滤除输入端引入的高频干扰，C1的选择主要是正确估算其电容量。通常输入电压Vi增加时，每瓦输出功率所对应的电容量可减小。交流输入端的电磁干扰滤波器(EMI)，能滤除输入端脉动电压所产生的串模干扰和抑制初级线圈中的共模干扰。为限制通电瞬间的尖峰电流，可在输入端接入具有负温度系数的热敏电阻(NTC)。选择该电阻时应使其工作在热状态(低阻态)，以减少电源电路中的热损耗。正确选择输出整流管VD2可以降低电路损耗，提高电源效率。其方法是：

（1）选用肖特基整流管，因其正向传输损耗低，且不存在快恢复整流管的反向恢复损耗。

（2）将开关电源设计成连续工作模式，以减小次级的有效值电流和峰值电流。

（3）输出整流管的标称电流应为输出直流电流额定值的3倍以上。

电源工作时，输出滤波电容(C2)上的脉动电流通常很大。一般在固定负载情况下，通过C2的交流标称值IC2必须满足下列条件：

IC2=(1.5～2)IR1 （1-14）

式中，IR1是输出滤波电容C2上的脉动电流。

设输出端负载为纯电阻性R1，那么，R1×C2越大，则C2放电越慢，输出波形越平坦。也就是说，在R1一定的情况下，C2越大，输出直流电压越平滑。

图1-37所示电路为通用输入、隔离反激式输出为32V/2.2A(70W)电源，该电源能够在短时间内提供126W的峰值功率（受温度影响）。该设计使用电压增倍器，用于在115/230V AC输入下进行双电压范围的工作（SW1、C4及C5）。二极管VD5和C15执行AC电压检测，这样可以提供欠压(UV)锁存保护，防止输出电压扰动和快速AC复位。

电路发生失调后，U1通过检查欠压情况来确定是AC输入电压较低还是发生故障（短路、过载或反馈环路开环）。如果不存在欠压情况，电源将锁存关断。为了对此锁存进行复位，必须切断AC输入，这样U1才能检测到欠压情况。AC电压检测将免去等待主输入电容放电所需的时间（>1min），而将复位时间减至5s以下。

U1中的控制器通过光电耦合器(U2)接收来自次级的反馈，并根据该反馈使能或禁止U1内集成MOSFET的开关（开/关控制），以维持输出电压的稳定。

电容C8去耦U1的旁路(BP)引脚，该引脚是IC的内部调节供电点。集成的高压电流源可为U1提供初始工作电源，变压器T1（引脚4和5）、VD7、C6、R7及偏置绕组用于在初始启动后为U1提供工作电流。

选择使用简单、低成本的齐纳二极管(VR3) 参考的光电耦合器反馈电路实现输出稳压，反馈电流与流经光电耦合器内的二极管(U2A)的输出电压成正比。在初级侧，光电耦合器内的光敏晶体管(U2B)驱动信号晶体管VT3，进而将电流从EN/UV引脚拉出。在每个周期开始前，PeakSwitch控制器都会检测此EN/UV引脚电流。如果电流超过240μA，该周期的开关将被禁止。图1-37所示电路的设计要点如下：

（1）晶体管VT3和R19、VD10用于提高高频增益和减少连续使能或禁止的开关周期组。

（2）在钳位电路中使用快速阻断二极管(VD6)，如FR106或FR107，确保二极管的反向恢复时间不超过500ns。这些速度较慢的二极管可以有效地利用储存在C9中的钳位能量，从而提高效率和空载输入功率。电阻R3抑制了由T1漏感和C9之间的谐振引起的振荡，为提高散热性能，两个串联的TVS齐纳二极管（VR1和VR2）用于分配钳位损耗和防止过热。

（3）变压器磁芯大小和绕组线径大小是根据峰值功率和连续输出功率的平均值进行选择的。

（4）根据峰值输出功率选择初级和次级绕组的匝数和初级电感值。