6大常用电源设计电路，电源工程师必备知识宝典
6大常用电源设计电路，电源工程师必备知识宝典
电源技术是电子信息技术领域的重要组成部分，随着科技的不断发展，电源工程师在各行各业中的作用越来越重要。本文将介绍六种常用的电源设计电路，帮助电源工程师更好地完成设计和开发工作。
一个成熟的电源工程师的工作流程
电源工程师的主要职责是从事开关、通讯、设备等电源的设计与研发工作。一个成熟的电源工程师通常会按照以下步骤进行工作：
- 接过电源设计要求，评估成本，制定可行性方案。
- 根据客户报价，给出元件成本与生产成本的大致估算，设计可行性电路。
- 构想出原理图，确定功率管、变压器等关键元件的选择，设计最稳定、最简单的生产方案。
- 根据原理图和客户要求设计PCB板。
- 根据原理图装配元件，调整电器参数，确保设备在最低要求下能正常工作。
- 进行负载测试，检查输出波形、电压稳定性、电磁性能等指标。
- 进行强化测试，包括超负荷、短路、低压、过压、高温、防震等测试。
- 确定最终的原理图参数，制定物料清单，安排小批量生产。
- 对样品进行严格测试，确保各项性能达标后交由业务部门送交客户评估。
- 对量产项目进行跟踪和改良，确保产品质量和生产效率。
六种常用电源设计电路
1. 反激式电源中的铁氧体磁放大器
对于需要双路输出（如5V 2A和12V 3A）的反激式电源，当12V输出端进入零负载状态时，传统的线性稳压器解决方案成本高且效率低。建议使用铁氧体磁放大器，其控制电路（D1和Q1）可以吸收电流以维持输出供电。变压器绕组设计为5V和13V输出，可以在实现12V输出±5%调节的同时，达到低于1W的输入功率。
2. 使用现有消弧电路提供过流保护
在5V 2A和12V 3A反激式电源中，当12V输出端轻载时，需要对5V输出端提供过功率保护（OPP）。使用R1和VR1形成的12V输出端有源假负载，可以在5V输出端过载时通过Q1触发OPP电路。
3. 有源并联稳压器与假负载
在反激式转换器中，可以使用有源并联稳压器来解决输出端电压交叉稳压问题。该电路通过三极管Q5、Q4和Q1实现两个输出端的稳压，即使在3.3V输出端满载而5V输出端无负载的情况下也能保持稳压。设计中的Q5和Q4可以提供温度补偿，二极管D8和D9用于降低Q1中的功率耗散。
4. 采用StackFET的高压输入开关电源
对于工业设备所需的辅助电源，需要设计能够承受57VAC至580VAC宽范围输入电压的开关电源。StackFET技术允许使用额定电压为600V的低压MOSFET和集成电源控制器，设计出简单便宜且能在宽输入电压范围内工作的开关电源。
5. 选择好的整流二极管简化EMI滤波器电路
在AC/DC电源中，使用快速恢复二极管可以简化EMI滤波器电路并降低成本。快速恢复二极管在反向恢复时的高速特性可以降低高频关断急变和EMI，减少AC输入线中的杂散线路电感激励。
6. 用软启动禁止低成本输出来遏制电流尖峰
在多路输出电源中，通过添加一个额外的电容器（Cnew）作为Q1的“密勒电容”，可以消除导通时的电流尖峰。Cnew可以限制Q1集电极的dv/dt值，从而减少流入负载电容的充电电流。
利用LM317制作简易电源设计电路
LM317是一种应用广泛的可调式三端稳压器，具有输出电压可调、调压范围宽、稳压性能好等特点。以下是几种基于LM317的电源设计电路：
1. 1.25-37V可调电源
通过调整电阻R1和R2的比值，可以实现1.25-37V之间的连续可变输出电压。电路中还包含了保护二极管V1和V2，以及用于改善稳压性能的电容C2和C3。
2. 1.25-120V维修、实验电源
通过四块LM317串联使用，可以实现1.25-120V的四组直流稳定电压输出。通过调节R2，可以同时改变所有输出电压的电势。
3. 慢启动15V电源
通过R1、V1对C2充电实现软启动功能。开始时V1饱和导通，输出电压最低（约1.5V），随着C2上的电压升高，V1逐渐退出饱和，输出电压逐渐升高至额定电压。通过改变R1、C2的常数可以调整软启动时间。
4. TTL电平控制的5V电源
通过TTL控制信号控制V1的导通状态，实现5V电源的开关控制。通过改变R2的值可以调整输出电压。