误差放大器输出钳位电路设计

1、整流桥并联

在小功率设计中，一般很少用到整流桥的并联，但在某些大功率输出的情况下，不想增添新的器件单个整流桥电流又不满足输入功率要求，就需要用到整流桥的并联了，整流桥的并联不能采用两个整流桥各自整流后直流并联的方式，也就是不能采用图1的方式，因为整流桥没有配对，单纯靠自身的V-I特性，一般是无法均流的，这样就会造成两个整流桥发热不一致。而采用图2的方式，通常认为在一个封装内的两个二极管是非常匹配的，是可以均分电流的，所以采用图2的方式就可以实现整流桥的并联了。

2、浮地驱动

在驱动电路设计中，经常会提到MOS管需要浮地驱动，那么什么是浮地驱动呢?简单的说就是MOS管的S极与控制IC的地不是直接相连的，也就是说不是共地的。以我们常用的BUCK电路为例，如下图：控制IC的地一般是与输入电源的地共地的，而MOS管的S极与输入电源的地之间还有一个二极管，所以控制IC的驱动信号不能直接接到MOS管的栅极，而需要额外的驱动电路或驱动IC，比如变压器隔离驱动或类似IR2110这样的带自举电路的驱动芯片。

当然还有另外的方式，那就是采用别的方式给控制IC供电，然后将控制IC的地连接到MOS管的S端，这样就不是浮地了，控制IC的输出就可以直接驱动MOS管。

3、滞环比较器

在保护电路中，为了防止保护电路在保护点附近来回震荡，所以一般都增加一定的滞环。

在下图中，1M电阻就起到滞环的作用，如果没有1M电阻，很明显，VF电压达到2.5V运放输出低电平，低于2.5V，运放输出高电平。增加1M电阻后，在运放输出低电平时，6脚电平为0.7+(2.5-0.7)*1000/1010=2.48V。当VF低于6脚电平后，7脚输出高电平(如果运放供电15V，7脚输出可按照14V计算)可以计算此时6脚电平为2.5+(14-2.5)*10/1010=2.61V，如果这是一个输入欠压保护电路，且VF为100：1的取样，则当输入电压高于261V，电路正常工作，当电压低于248V才会欠压保护，这样就增强了保护电路的抗干扰能力。

一般经常用到滞环比较器的地方有：过欠压保护电路、转灯电路等。

4、误差放大器输出钳位电路

设计电源中，无论是恒压源还是恒流源，只要是闭环控制，总少不了误差放大器，在进入闭环之前，误差放大器输出电压为最高值，正常来说，误差放大器供电一般在15V左右，则误差放大器的输出在开环的时候为14V左右，随着输入信号的增加，达到稳压(稳流)点后，误差放大器从最高点开始降低直到闭环需要的值，在误差放大器输出降低过程中，时间越常自然输出超调越大电路越不容易进入稳定。

增加一个二极管+稳压管后，可以在一定程度上改善这个问题，如下图所示，如果稳压管是5V的，那么在开环的时候，误差放大器输出被钳位在6V左右，这样当进入闭环的时候，误差放大器输出就不是从14V开始下降而是从6V左右，降低到闭环需要的电压值自然需要的时间就短，电路就越容易进入稳定。

大家可以去看看IC内部的误差放大器输出，无论IC供电电压多少伏，误差放大器输出电压的最大值应该都不会是IC供电电压，而是6V左右吧，不知道是不是也是基于这个原因。

5、双环控制系统的切换

在设计电路中，带有限流功能的恒压源及带有限压功能的恒流源相信大家都不陌生，很多网友在设计电路的时候，有时候会采用下图所示电路，一个稳压环一个稳流环，逐渐增加负载，稳流环输出低电平进入限流，当负载减小退出限流的时候，稳压环需要一个切换时间，那么就出现了两环路都不工作的一个空白区，在这时间内，电路相当于开环，对电路来说，总归不是好事。 但如果第二个电路，就不存在这样的问题，限流的时候，稳流环拉低稳压环的基准，在这个过程中，两个环路都在工作，即使在限流过程中，突然断开负载，由于稳压环一直在工作，所以在很短时间内电路就会进入稳定。而不会出现上述电路的空白区。

6、漏感的测量

在电源变压器设计过程中，相信大家都很清楚变压器的漏感如何测量，很多网友经常在帖子里提到，我的变压器电感1mH漏感600uH，如果你也测量到这种情况，那么最好再确认一下，因为我们知道漏感储存的能量是无法传递到副边的，如果你的变压器参数如上所说，你想想你的变压器的效率会有多少?还有的网友会纳闷，自己绕的变压器明明漏感测试的不大，为什么在应用中会出现那么大的尖峰?因为在实际工作中，不仅仅变压器的漏感在起作用，你的布线电感也在起作用。

正确的测试漏感的方法应该是其余器件先不焊，将变压器首先焊接在PCB上，然后用粗短线将MOS管，输出整流二极管短接，将输出滤波电容短接，从输入滤波电容测量进去得到的是输入的漏感。将输入滤波电容短接，从输出滤波电容测量进入，得到的是输出端的漏感，这样的测试方法考虑了PCB的分布电感，更接近实际的情况。

7、MOS管的驱动

借用一个图，这个图是过欠压、过流保护的电路，分别通过两个光耦控制驱动信号，正常情况下光耦导通，MOS管导通，出现异常后光耦切断，MOS管断开，这个图至少有两个明显的错误，大家看看在哪里。(R6R7为1k，R25R26为10k)

8、反馈电路中两个电阻的选择依据

以384X电路为例，常用的光藕隔离反馈电路接法有两种，一种是将2脚接地，光藕4脚接1脚，通过拉低1脚的电平来实现稳压。

有的人觉得这种方式不合理，会采用下图的方式，这种方式也是一样的道理，这里以下图为例说明电阻R5及R6的选择。

电路中，R7、R8接成比例放大，放大倍数为1，也就是R7=R8，电容C2主要起滤波作用，我一般选择的很小100P。如果电流采样信号在0-1V范围内，电路都正常工作，对应COMP端电压，就是就是1V--4.4V(内部二极管压降认为0.7V，1V为PDF提供的最低工作电压)那么折算到R6上电压应该能在0.6V--4V变化。如果光藕传输比为β，则可以得到下面的式子 4≤R6*(V0-2.5-1.1)*β/R5

也就是说，当光藕原边流过最大电流的时候，副边电流在R6上的压降应不小于4V。至于R5的选择，我在另一个帖子提到，一般光偶原边电流控制在5mA即可，这样就可以选择R6的值。

9、小功率反激类电源的调试

小功率反激类输出电源，对于经常设计的人来说，基本都是空载或轻载直接上电，由于 已经轻车熟路，所以基本不会有什么问题，主要问题在于参数的优化。但对于菜鸟或新手来说，有时候电路原理还不是很明了，想通过动手来加强印象，如果自己做出来的电源直接上电，估计炸机的可能性会超过一半，所以还是循序渐进好一些。首先，单独给控制IC供电，看看IC工作是否正常，主要看频率及MOS管的驱动信号，如果单独供电，IC都工作不正常的话，你如果直接上电后果是什么不用说了吧?IC单独供电正常后，我一般都是找一个带限流功能的直流输出电源给自己设计的电源供电，然后空载上电，看输出电压是否正常，由于直流输出电源带限流功能，所以即使存在问题也是供电电源限流保护，空载输出电压正常再逐渐加载。如果没有带限流功能的直流电源，我的意见也不要贸然直接加交流，可以在交流输入端串联一个白炽灯做限流功能，然后看空载是否正常，如果正常后再将白炽灯去掉加交流，这样会安全一些。

10、交叉调整率是如何产生的

上面这个图，如果没有R及L，就是一个很普通的反激电路输出整流的两个绕组，在这里，R为变压器及布线部分的直流阻抗，L为变压器绕组的漏感，N1N2就是理想的变压器绕组了。对于理想的变压器绕组，绕组电压正比于匝比，也即是如果5匝绕组输出5V，那么10匝绕组输出就是10V。

如果第一个绕组是稳压5V输出的，在空载情况下，绕组基本没有电流，R1、L1上压降可以不考虑，二极管压降为电流是零时候的压降值。这个时候N1绕组电压可以认为是输出电压5V+二极管压降0.4V。那么10匝绕组的电压就是2*(5+0.4)=10.8V，绕组空载的时候，输出电压为10.4V，随着第二个绕组带载电流增大，电阻R2及L2上压降增加，二极管V2压降也增加，那么C2上电压逐渐开始降低，这个电压的变化为N2绕组的负载调整率，而不是交叉调整率。

在辅绕组负载不变的情况下，如果主绕组带载变化，随着电流的增加，R1、L1及V1的压降都会增加，从而引起N1绕组电压的增加(因为要保证C1上电压不变)。假设主绕组带载后N1绕组电压由原来的5.4V变成了6V.那么N2绕组的电压将变成12V，输出电容C2上的电压就会变成11.6V，这个由于主绕组带载而引起的辅绕组电压由10.4V变成了11.6V的情况，就是交叉调整率。

在看下一页时，我们有必要了解一下以下信息：

★在变压器之前的所有电路及模块称为“primary”(一次侧)，在变压器之后的所有电路及模块称为“secondary”(二次侧);

★采用主动式PFC设计的电源不具备110 V/ 220 V转换器，同时也没有电压倍压器;

★对于没有PFC电路的电源而言，如果110 V / 220 V被设定为110 V时，电流在进入整流桥之前，电源本身将会利用电压倍压器将110 V提升至220 V左右;

★PC电源上的开关管由一对功率MOSFET管构成，当然也有其他的组合方式，之后我们将会详解;

★变压器所需波形为方形波，所以通过变压器后的电压波形都是方形波，而非正弦波;

★PWM控制电流往往都是集成电路，通常是通过一个小的变压器与一次侧隔离，而有时候也可能是通过耦合芯片(一种很小的带有LED和光电晶体管的IC芯片)和一次侧隔离;

★PWM控制电路是根据电源的输出负载情况来控制电源的开关管的闭合的。如果输出电压过高或者过低时，PWM控制电路将会改变电压的波形以适应开关管，从而达到校★正输出电压的目的;

下一页我们将通过图片来研究电源的每一个模块和电路，通过实物图形象的告诉你在电源中何处能找到它们。

三、看图说话：电源内部揭秘

当你第一次打开一台电源后(确保电源线没有和市电连接，否则会被电到)，你可能会被里面那些奇奇怪怪的元器件搞得晕头转向，但是有两样东西你肯定认识：电源风扇和散热片。

开关电源内部

但是您应该很容易就能分辨出电源内部哪些元器件属于一次侧，哪些属于二次侧。一般来讲，如果你看到一个(采用主动式PFC电路的电源)或者两个(无PFC电路的电源)很大的滤波电容的话，那一侧就是一次侧。

一般情况下，在电源的两个散热片之间都会安排3个变压器，比如说图7所示，主变压器是最大个的那颗;中等“体型”的那颗往往负责+5VSB输 出，而最小的那颗一般用于PWM控制电路，主要用于隔离一次侧和二次侧部分(这也是为什么在上文图3和图4中的变压器上贴着“隔离器”的标签)。有些电源 并不把变压器当“隔离器”来用，而是采用一颗或者多颗光耦(看起来像是IC整合芯片)，也即说采用这种设计方案的电源只有两个变压器——主变压器和辅变压 器。

电源内部一般都有两个散热片，一个属于一次侧，另一个属于二次侧。如果是一台主动式PFC电源，那么它的在一次侧的散热片上，你可以看到开关 管、PFC晶体管以及二极管。这也不是绝对的，因为也有些厂商可能会选择将主动式PFC组件安装到独立的散热片上，此时在一次侧会有两个散热片。

在二次侧的散热片上，你会发现有一些整流器，它们看起来和三极管有点像，但事实上，它们都是由两颗功率二极管组合而成的。

在二次侧的散热片旁边，你还会看到很多电容和电感线圈，共同共同组成了低压滤波模块——找到它们也就找到了二次侧。

区分一次侧和二次侧更简单的方法就是跟着电源的线走。一般来讲，与输出线相连的往往是二次侧，而与输入线相连的是一次侧(从市电接入的输入线)。如图7所示。

区分一次侧和二次侧

以上我们从宏观的角度大致介绍了一下一台电源内部的各个模块。下面我们细化一下，将话题转移到电源各个模块的元器件上来……

四、瞬变滤波电路解析

市电接入PC开关电源之后，首先进入瞬变滤波电路(Transient Filtering)，也就是我们常说的EMI电路。下图8描述的是一台PC电源的“推荐的”的瞬变滤波电路的电路图。

瞬变滤波电路的电路图

为什么要强调是“推荐的”的呢?因为市面上很多电源，尤其是低端电源，往往会省去图8中的一些元器件。所以说通过检查EMI电路是否有缩水就可以来判断你的电源品质的优劣。

EMI电路电路的主要部件是MOV (l Oxide Varistor，金属氧化物压敏电阻)，或者压敏电阻(图8中RV1所示)，负责抑制市电瞬变中的尖峰。MOV元件同样被用在浪涌抑制器上(surge suppressors)。

尽管如此，许多低端电源为了节省成本往往会砍掉重要的MOV元件。对于配备MOV元件电源而言，有无浪涌抑制器已经不重要了， 因为电源已经有了抑制浪涌的功能。

图8中的L1 and L2是铁素体线圈;C1 and C2为圆盘电容，通常是蓝色的，这些电容通常也叫“Y”电容;C3是金属化聚酯电容，通常容量为100nF、470nF或680nF，也叫“X”电容;有 些电源配备了两颗X电容，和市电并联相接，如图8 RV1所示。

X电容可以任何一种和市电并联的电容;Y电容一般都是两两配对，需要串联连接到火、零之间并将两个电容的中点通过机箱接地。也就是说，它们是和市电并联的。

瞬变滤波电路不仅可以起到给市电滤波的作用，而且可以阻止开关管产生的噪声干扰到同在一根市电上的其他电子设备。