一、辅助电源的设计需求

在电子设计大赛的电源题中，主要包括功率电路、检测电路、控制电路和辅助电源四部分。辅助电源从输入端取电，生成各电压等级，为检测、控制电路及功率电路的驱动部分提供电源。

图1给出了辅助电源的设计需求示意图。通常，电赛电源题中输入、输出和功率规格如下：

• 输入电压：直流24V、42V、12.5V~25V；交流24V、28V、30V、36V

• 输出电压：+12V、±15V、+5V、+3.3V

• 功率等级：<10W

• 电气隔离：输入与输出隔离，以确保可靠性。

图1 辅助电源设计需求示意图

为了设计一个通用的辅助电源，需关注以下关键设计要点：

1）输入应支持直流和交流电的稳定运行；

2）输入电压应满足宽范围的要求，而非限定在某一特定电压等级；

3）确保输入与输出之间具有电气隔离，条件允许时，尽量实现每一路输出独立（拥有独立的“地”），以避免相互干扰。

二、辅助电源设计

图2给出了一种辅助电源的设计方案，其分为三级。

第一级为整流模块，将交流输入端的交流电转换为直流电。

第二级为宽输入稳压模块，输入来自整流模块输出和直流输入端口。此级的作用是将变化范围内的输入电压稳定为恒定电压。

第三级为隔离电源模块，输入为恒定电压，其作用是生成多路电气隔离的输出电压。

图2 辅助电源的设计方案

按照上述设计方案，开展了详细的设计论证。图3辅助电源的原理图，图4为辅助电源的PCB图。

所设计的辅助电源模块具有以下特点：

1）支持交流和直流输入

2）宽输入范围：直流输入范围为15-100V，交流输入范围为12-70V（有效值）

3）1500VDC的隔离电压

图3 辅助电源的原理图

图4 辅助电源的PCB图

三、辅助电源测试结果

3.1. 辅助电源的实物图

图5 所设计辅助电源的实物图

3.2. 测试结果

测试条件为：输入为交流25V（有效值）。

测试结果如图6所示，辅助电源能稳定所设计电压（+12V、±15V、+5V、+3.3V）。

图6 辅助电源的测试结果

3.3. 应用于单相逆变器中效果展示

为进一步验证所设计辅助电源的有效性，在单相逆变器中开展了验证实验。图7为所搭建的整体的单相逆变器验证平台，包括单相逆变器、交流采样、主控板、驱动电路。这些模块原理与设计在之前已有详细介绍（见往期博客或小破战视频）。

图8为单相逆变器闭环稳定运行的实验波形，因此进一步验证了所设计辅助电源的有效性。

图7 单相全桥逆变器的整体实物图

图8 采用闭环控制的单相逆变器输出电压波形

视频可移步小破站（电赛海盗船）链接：

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