引言

單片開關電源集成電路具有集成度高、高性價比、最簡外圍電路、最佳性能指標等特點，能構成高效率無工頻變壓器的隔離式開關電源[1]。與傳統(tǒng)線性穩(wěn)壓電源相比，開關電源具有功耗小、體積小、穩(wěn)壓范圍寬等優(yōu)點，在電子設備中應用越來越廣泛。

本文設計了一種基于昂寶電子有限公司的OB2354L芯片的三路輸出小功率開關電源，應用于數(shù)字電視機頂盒等產(chǎn)品。

OB2354L是單片開關電源集成芯片，它集成了PWM控制器、功率開關MOSFET、高壓啟動電路以及各種保護電路，具有集成度高，外圍器件少，寬輸入電壓，完善的EMI特性，待機功耗低等特點.

三路輸出機頂盒電源電路設計

筆者設計了一種三路輸出機頂盒開關電源，采用典型的反激式拓撲結構，輸出分別為3.3V、6.8V、12V。其中3.3V輸出要求比較高，因此從這一路輸出采樣反饋，形成閉環(huán)反饋，從而實現(xiàn)精確穩(wěn)壓。圖1為所設計的三路輸出機頂盒開關電源電路。圖中，RT901是一NTC熱敏電阻，用于減小開機時浪涌電流，RV901是壓敏電阻，在打雷時保護后級電路，D901-D904為橋式整流電路，C919、L901、C906組成的π型濾波電路既作為整流濾波，又作為共模干擾濾波。二極管D905、電容C905和電阻R905組成箝位保護電路，用于吸收功率MOSFET關斷時加在漏極上的尖峰脈沖，使漏極電壓限制在安全范圍以內(nèi)，保護開關芯片。次級輸出中3.3V輸出采用反饋控制，經(jīng)由二極管D909、C908、L904和C918整流濾波后，采用TL431可調(diào)式精密穩(wěn)壓器配合線性光耦PC817組成隔離反饋電路。電阻R907用于為TL431提供偏置電流，保證在流過PC817發(fā)光二極管的電流幾乎為0的情況下，TL431仍然有1mA的最小工作電流。電阻R908為反饋環(huán)路DC增益的控制電阻，一般可以根據(jù)經(jīng)驗值選擇和實際電路調(diào)整。電路的輸出電壓由下式：

確定，其中Iref為TL431反饋端的輸入電流，其值很小，故可以忽略公式中的最后一項。

由于6.8V和12V輸出的主板負載比較穩(wěn)定，主板上6.8V還會通過線性穩(wěn)壓器轉換成5V，在滿足使用前提下，為了成本考慮，這兩路輸出沒有增加穩(wěn)壓措施。

高頻變壓器設計

對于高頻變壓器的設計，有多種方法，本文采用公式計算的方法設計變壓器相關參數(shù)，再根據(jù)實際調(diào)試結果對參數(shù)進行優(yōu)化改進得出最終結果。

確定開關電源的基本參數(shù)

輸入電壓90Vac~264Vac;電網(wǎng)頻率fL：50Hz;開關頻率f：50KHz;最大占空比Dmax=0.45;輸出：3.3V/1A;6.7V/0.5A;12V/0.1A;總輸出功率PO：8W;電源效率 ：75%;

確定輸入電容CIN以及輸入直流電壓最小值UImin

對于寬范圍輸入電壓，輸入電容選取為2~3μF/W，這里輸出功率PO為8W，故輸入電容C919、C906分別取10μF/400V;UImin=90×1.414-30=100Vdc;

確定初級波形參數(shù)

選擇磁芯與骨架參數(shù)

可選用EE25型磁芯。有效磁芯截面積Ae約為51mm2，骨架寬度15mm。

確定初級匝數(shù)Np，次級匝數(shù)

由公式可得次級反射到初級電壓VRO為82V;由

，Bsat為飽和磁通密度，這里取0.3T，得初級最少匝數(shù)為NP為62匝;其中Vs1為次級基準輸出繞組匝數(shù)，取4匝，V01為輸出電壓3.3V，VF1是基準輸出電路二極管正向壓降，采用肖特基二極管SR240，壓降為0.6V，計算得到Np為82匝，大于前面得到的最少匝數(shù)62匝，符合要求。其他第n路次級輸出匝數(shù)由公式確定，可以得到6.8V輸出繞組匝數(shù)為8匝，12V輸出繞組匝數(shù)為13匝，芯片供電繞組匝數(shù)為14匝。

實際確定的變壓器參數(shù)

為減少漏感，變壓器采用三明治繞法;導線電流密度取4~6A/mm?；根據(jù)實際實驗調(diào)試，最后選擇的變壓器初級電感量為2mH，線徑、匝數(shù)以及繞制方式如圖3所示，其中E1、E2為屏蔽層，可以改善電源EMI性能。

電源性能測試

電壓調(diào)整率

對不同的交流電壓輸入，電源滿載的情況下，測試的輸出電壓值見表1。

負載調(diào)整率

在分別用90V和220V交流輸入的情況下，對于不同的輸出負載，測試的輸出電壓值見表2和表3。

結語

本文介紹了一種用OB2354L設計的三路輸出機頂盒開關電源，并給出了詳細的變壓器參數(shù)，最后給出了測試結果。從測試結果可以看出，測試出來的電源無論電壓調(diào)整率還是負載調(diào)整率，都能夠滿足實際使用要求，該方案電源板已經(jīng)用在國內(nèi)有線電視機頂盒上。