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摘 要： 电源是电气设备正常工作所不可缺少的一个重要组成部分，而开关电源由于其灵活、节能、效率高等优点已经成为电源设备研究的热点之一。一个完整的开关电源设备主要包括输入电路、变换器、变压器、控制电路和输出电路等，本文对一款多路输出的开关电源进行设计，给出相应的方法和思路。
关 键 词：多输出；开关电源；设计； 实现
1 引言
电源是电气设备正常稳定运行所必不可少的一个重要组成部分，一个可靠的电源系统可为电气设备运行的可靠性和稳定性提供保障。传统电气设备使用的电源多为线性稳压电源，随着电气技术的发展，由于其体积大、工作效率低下、性能不够稳定等缺点已经难以满足现代电气设备的安全稳定运行要求，因而被开关电源——一种新式的高效的电源设备所取代，近些年来，开关电源已经在电力电子、工業生产、家用电器等多个领域得到了广泛的应用。本文介绍了一款多路输出的开关电源设计和实现思路，为同行设计和开发其他同类开关电源提供了一定的参考信息。
2 开关电源的工作原理
一个完整的开关电源系统通常又四个部分组成，即输入电路和输出电路、控制电路以及功率转换电路，其主要功能是将通常的交流电转换成电气设备工作时所需要的各种直流电源，基本工作原理为：首先将交流电经过整流滤波电路转换成含有高频谐波的直流电，然后在通过功率转换电路以及高频变压器将直流电转换成高频脉冲电压，然后高频脉冲电压再经过输出电路的整流和滤波电路转化成电压幅值稳定的直流电供给负载工作。其中控制电路可以通过一定机制实现输出直流电压的连续稳定调节。
3 多输出开关电源设计方法
多路输出开关电源的主要模块包括滤波器、变压器、整流电路、反馈电路和次级输出电路等，其各自的设计方法介绍如下。
3.1 滤波器设计
滤波器主要是装设在开关电源的输入电路中，用来消除来自电网高频谐波对电源的影响，同时也可以阻止开关电源工作时产生的高次谐波影响电网的正常运行。通常在开关电源中产生的电源干扰主要分为共模和差模干扰俩种，所以对其进行设计时也主要依据这些数据信息，主要包括三个方面：（1）抗差模干扰元件设计；（2）抗共模干扰元件；（3）共模扼流圈。
3.2 高频变压器设计
开关电源中高频变压器是最重要的核心组成部分，其设计的性能优劣直接影响整个开关电源的工作性能，其主要功能除了变压外，还包括磁耦合能量传送和电气隔离等。在设计时最重要的是对其输入和输出功率、最小和最大直流电压和电流值进行确定。
其输出功率可由下式确定：
（1）
其中，N是多路输出开关电源的输出路数， 和 分别为各路输出的电压值和电流值。
据此可得输入功率为：
（2）
其中 是开关电源的工作效率，通常取0.85。
交流电经过整流电路后，输出端的最大输出电压和最小输出电压可通过下式计算得到。
（3）
（4）
其中40V为考虑整流器电压降、线路阻抗和电容等效阻抗等因素影响取的经验值。输入电流的最大值和最小值可通过下式计算得到。
（5）
（6）
3.3 输入端整流电路设计
整流电路的主要作用是将输入的方向时变的交流电压转换成单向的直流电压，但转换后的电压幅值是不稳定的，通常整流电路都是利用二极管的单向导通性来实现的，整流电路根据结构不同也具有多种类型，其中最为常用的是桥式整流电路，这也是开关电源进行设计时所经常用到的，其主要结构包括四个整流二极管，工作时二极管俩俩交替导通，具体原理和结构不再赘述。
3.4 反馈电路设计
由于输入电压、开关电源内部参数以及负载都不可能完全保持恒定不变，所以为了跟踪上述参数的变化，需实时的对占空比进行调节，这就需要反馈电路对输出变量进行闭环控制，从而保证开关电源输出电压的稳定，而控制方式通常又包括俩种，一种是电压型控制方式，一种是电流型控制方式。以电压型控制方式为例，其主要原理是通过对输出电压进行分压取样得到反馈电压值，然后与基准电压比较得到电压偏差信号，然后经过放大与锯齿波发生器产生的三角波电压比较，从而产生占空比不同的电压信号来对开关管进行控制而保证输出电压的恒定。
3.5 次级输出电路设计
次级输出电路设计主要包括两个方面，一是选择合适的输出整流管，二是选择合适的输出电容。选择整流管时需注意要尽量采用肖特基二极管，因为此类二极管的电压降比较小，损耗也较小，可以提高开关电源的工作效率。选择输出电容时则需注意要具有一定的耐压能力，额定电压要高于输出电压的1.2倍以上，同时等效串联电阻值不能过大，据此来选择合适的输出电容。
4 结束语
目前开关电源最为一种非常可靠的电源系统，为电气设备运行的可靠性和稳定性保障做出了重要的贡献，对此本文对开关电源的设计方法进行了研究，介绍了开关电源的工作原理，然后针对开关电源中的诸多模块分别给出了设计方法。本文工作对同行设计和开发其他同类开关电源具有十分重要的参考价值和意义。
参考文献
[1] 郑大连. 多路输出开关电源系统设计与实现[D]. 电子科技大学， 2011.
[2] 黄雍俊. 新型多路输出开关电源的设计与研究[D]. 华南理工大学， 2012.
[3] 孙焕鹏，吴星明.远程控制多输出开关电源设计与分析[J]. 电力电子技术. 2004（01）
关 键 词：多输出；开关电源；设计； 实现
1 引言
电源是电气设备正常稳定运行所必不可少的一个重要组成部分，一个可靠的电源系统可为电气设备运行的可靠性和稳定性提供保障。传统电气设备使用的电源多为线性稳压电源，随着电气技术的发展，由于其体积大、工作效率低下、性能不够稳定等缺点已经难以满足现代电气设备的安全稳定运行要求，因而被开关电源——一种新式的高效的电源设备所取代，近些年来，开关电源已经在电力电子、工業生产、家用电器等多个领域得到了广泛的应用。本文介绍了一款多路输出的开关电源设计和实现思路，为同行设计和开发其他同类开关电源提供了一定的参考信息。
2 开关电源的工作原理
一个完整的开关电源系统通常又四个部分组成，即输入电路和输出电路、控制电路以及功率转换电路，其主要功能是将通常的交流电转换成电气设备工作时所需要的各种直流电源，基本工作原理为：首先将交流电经过整流滤波电路转换成含有高频谐波的直流电，然后在通过功率转换电路以及高频变压器将直流电转换成高频脉冲电压，然后高频脉冲电压再经过输出电路的整流和滤波电路转化成电压幅值稳定的直流电供给负载工作。其中控制电路可以通过一定机制实现输出直流电压的连续稳定调节。
3 多输出开关电源设计方法
多路输出开关电源的主要模块包括滤波器、变压器、整流电路、反馈电路和次级输出电路等，其各自的设计方法介绍如下。
3.1 滤波器设计
滤波器主要是装设在开关电源的输入电路中，用来消除来自电网高频谐波对电源的影响，同时也可以阻止开关电源工作时产生的高次谐波影响电网的正常运行。通常在开关电源中产生的电源干扰主要分为共模和差模干扰俩种，所以对其进行设计时也主要依据这些数据信息，主要包括三个方面：（1）抗差模干扰元件设计；（2）抗共模干扰元件；（3）共模扼流圈。
3.2 高频变压器设计
开关电源中高频变压器是最重要的核心组成部分，其设计的性能优劣直接影响整个开关电源的工作性能，其主要功能除了变压外，还包括磁耦合能量传送和电气隔离等。在设计时最重要的是对其输入和输出功率、最小和最大直流电压和电流值进行确定。
其输出功率可由下式确定：
（1）
其中，N是多路输出开关电源的输出路数， 和 分别为各路输出的电压值和电流值。
据此可得输入功率为：
（2）
其中 是开关电源的工作效率，通常取0.85。
交流电经过整流电路后，输出端的最大输出电压和最小输出电压可通过下式计算得到。
（3）
（4）
其中40V为考虑整流器电压降、线路阻抗和电容等效阻抗等因素影响取的经验值。输入电流的最大值和最小值可通过下式计算得到。
（5）
（6）
3.3 输入端整流电路设计
整流电路的主要作用是将输入的方向时变的交流电压转换成单向的直流电压，但转换后的电压幅值是不稳定的，通常整流电路都是利用二极管的单向导通性来实现的，整流电路根据结构不同也具有多种类型，其中最为常用的是桥式整流电路，这也是开关电源进行设计时所经常用到的，其主要结构包括四个整流二极管，工作时二极管俩俩交替导通，具体原理和结构不再赘述。
3.4 反馈电路设计
由于输入电压、开关电源内部参数以及负载都不可能完全保持恒定不变，所以为了跟踪上述参数的变化，需实时的对占空比进行调节，这就需要反馈电路对输出变量进行闭环控制，从而保证开关电源输出电压的稳定，而控制方式通常又包括俩种，一种是电压型控制方式，一种是电流型控制方式。以电压型控制方式为例，其主要原理是通过对输出电压进行分压取样得到反馈电压值，然后与基准电压比较得到电压偏差信号，然后经过放大与锯齿波发生器产生的三角波电压比较，从而产生占空比不同的电压信号来对开关管进行控制而保证输出电压的恒定。
3.5 次级输出电路设计
次级输出电路设计主要包括两个方面，一是选择合适的输出整流管，二是选择合适的输出电容。选择整流管时需注意要尽量采用肖特基二极管，因为此类二极管的电压降比较小，损耗也较小，可以提高开关电源的工作效率。选择输出电容时则需注意要具有一定的耐压能力，额定电压要高于输出电压的1.2倍以上，同时等效串联电阻值不能过大，据此来选择合适的输出电容。
4 结束语
目前开关电源最为一种非常可靠的电源系统，为电气设备运行的可靠性和稳定性保障做出了重要的贡献，对此本文对开关电源的设计方法进行了研究，介绍了开关电源的工作原理，然后针对开关电源中的诸多模块分别给出了设计方法。本文工作对同行设计和开发其他同类开关电源具有十分重要的参考价值和意义。
参考文献
[1] 郑大连. 多路输出开关电源系统设计与实现[D]. 电子科技大学， 2011.
[2] 黄雍俊. 新型多路输出开关电源的设计与研究[D]. 华南理工大学， 2012.
[3] 孙焕鹏，吴星明.远程控制多输出开关电源设计与分析[J]. 电力电子技术. 2004（01）