利用次级侧同步开关后置稳压器(SSPR)设计多路输出开关电源

设计实例
下面给出一个双路输出的电流模式控制正激变换器的设计。主路5.0V输出采用PWM控制器（CS3842A），辅路3.3V输出采用CS5101控制。

设计参数
输入电压范围18～36Vdc，主路输出VO1/IO1：5.0Vdc/0.2～3.0Adc，辅路输出VO2/ IO2：3.3Vdc/0.3～2Adc,开关频率100kHz,主辅路线性调整率、负载调整率均＜1.0%

功率变压器采用TDK磁芯PC40EER25.5-Z，3.3V输出和5V输出均采用相同的圈数，功率变压器的匝数比NPY:NSY5:NSY3:NAUX等于20:11:11:8。占空比范围：Dmax=0.586,Dmin = 0.293。5.0V输出电感L1＝100μH，使用一个T72-26的铁硅铝磁环，34T，#24AWG。3.3V输出电感L2=50μh。使用一个T80-26的铁硅铝磁环，42T，#24AWG。两路输出各用一只铝电解电容，330μf/15V，ESR=0.12Ω。因为变换器采用电流模式控制，初级峰值电流的采样通过电流取样电阻R10获得。初级侧电流斜率的变化受到次级两路输出电感的影响。在最低输入电压时占空比超过50%，为了避免环路的不稳定，斜波补偿是必要的。

SSPR控制输出计算
从以上数据可知，低压输入时3.3V绕组电压为：VSY3=18×(11/20)=9.90V。
假设肖特基整流管的正向压降为0.75V，满载时FET的正向压降为0.1V，占空比修正为：
DO3LL=(3.3+0.75+0.1)/9.9=0.419
DO3HL=(3.3+0.74+0.1)/19.8=0.209。
供电电压VCC直接取自于3.3V的绕组，其随着输入电压的变化而变化，VCC＝9.0V～19V。Vcc的参考是地，而门驱动电压VC参考点是Q3的源级，VC = 8.0V～18V。
CS5101的同步电压阈值是2.5V。为了可靠的工作，SYNC脚的电压必须在脉冲期间都高于2.5V。
VSYNC(MIN)=VSY(MIN)×(R14/(R13+R14))=((18×11)/20)×(15K/(5.1K+15K))=7.39V
VSYNC(MAX)=((36×11)/20))×15K/5.1K=14.87V
由于线圈上的电压在恢复期间是负值，在R14并联一个箝位二极管D9。
斜波电容的值是用最小导通时间（高压输入时）和内部电流源电流来计算的。CRAMP=C16=300PF。
输出电流大小可以通过输出负端的电流取样电阻R19获得。由电阻R16、R17和R20等电阻组成的电压分压连接到电流放大器，从而计算过流保护设置点。
设计结果和波形
电路电性能参数如表1所示。

从表中可以看出，3.3V输出负载效应和源效应均优于0.3%。
实际波形如图12和图13所示。

图12 初级侧波形

图13 SSPR波形