一种基于TOP227Y脉冲开关电源设计.docx

一种基于TOP227Y的脉冲开关电源设计 发布:2011-06-06 | 作者: | 来源:  HYPERLINK /viewthread.php?tid=110052 \t _blank caihuiliu | 查看:1052次 | 用户关注： 摘要：实现了一种全集成可变带宽中频宽带低通滤波器，讨论分析了跨导放大器-电容(OTA—C)连续时间型滤波器的结构、设计和具体实现，使用外部可编程电路对所设计滤波器带宽进行控制，并利用ADS软件进行电路设计和仿真验证。仿真结果表明，该滤波器带宽的可调范围为1～26 MHz，阻带抑制率大于35 dB，带内波纹小于0．5 dB，采用1．8 V电源，TSMC 0．18μm CMOS工艺库仿真，功耗小于21 mW，频响曲线接近理想状态。关键词：Butte 张元敏，胡万强(许昌学院 电气信息工程学院河南 许昌? 461000)脉冲电源是各种电源设备中比较特殊的一种，它的电压或电流波形为脉冲状。其实质上是一种通断的直流电源，其基本工作原理是首先经过慢储能，使初级能源具有足够的能量，然后向中间储能和脉冲成形系统放电(或流入能量)，能量经过储存、压缩形成脉冲或转化等复杂过程之后，形成脉冲电源。随着开关电源的发展，电源的小型化、模块化、智能化越来越受到人们的关注。各种电源控制芯片如雨后春笋纷纷涌现，美国电源集成(PI)公司相继推出TOP系列芯片，这些芯片集脉冲信号控制电路和功率开关器件MOSEFT于一体，具有高集成度、最简外围电路、最佳性能指标等特点，能组成高效率无工频变压器的隔离式开关电源。所以，本文设计基于TOP227Y芯片控制的开关电源。1 总体结构本文设计的脉冲开关电源总体结构如图1所示。由图1可知，输入220 V交流电流，先由4个二极管的全桥整流，然后通过TOP227Y开关和高频变压器变压，再经过二次整流、电容滤波和电感平波，输出150 W的直流电。高频变压器二次侧有3个绕组，2路输出功率，另一路为反馈回路提供电源。反馈回路从输出端进行电压取样，通过光耦来控制脉冲控制开关的通断，调节输出功率。2 高频变压器主要参数设计高频变压器在开关电源中起很重要的作用，它主要是传输功率，实现输入输出两侧的电气隔离。同时，???通过改变初次级的匝数比来改变输出电压，也可增加匝数不同的次级，以达到获得多输出的目的。根据设计要求，选择某厂的功率铁氧体LP3作为高频变压器的磁芯。采用面积乘积(AP)法设计变压器：式(1)中，Ps为视在功率，取370 W；Bm为工作通磁通密度，取125 mT；fs为工作频率，取45 kHz；Kf为波形系数，方波取4；Kw为变压器铜窗占用系数，取0.2；J为电流密度，取400 A／cm2，故AP=4.1 cm4，据此选用磁芯结构为EE42A。计算初次级匝比：式中，Vin(min)为初级最小输入电压；Dmax为最大占空比，取45％；Vo为输出电压；Vf为输出端整流二极管压降，计算得n=3，验证最大占空比为40.65％。原边匝数：其中ton为导通时间；△B为工作磁通范围，取250 mT，计算Np为36。副边匝数：复位绕组匝数NR=Np=36。考虑趋肤效应后各线径的取值分别为：初级绕级为36匝、4股并绕；次级绕级为12匝、4股并绕；复位绕级为36匝；辅助电源绕组为3匝。另外，应在降低高频变压器损耗、减少变压器漏感、控制温升等方面采取相应的措施，以保证高频变压器能满足设计要求。3 主电路结构设计交流电220 V通过由两个桥臂组成不可控全桥输入，经电容组成的滤波器可抑制电磁噪声，因而在小型的开关电源中只需简单的滤波器就可以有效削弱噪声，更重要的是滤去高次波，VD1，VD2，VD3，VD4组成整流电路，整流后的脉动直流经C1滤波，提供给主电路和开关调制电路，高频变压器的次级绕组有3个，2个是主绕组，作用是提供电源主能量，高频变压器经快速恢复二极管VD5和VD6整流后由滤波电容C2，C3滤波，再经L1组成的低通滤波器向负载输出。L1主要是抑制高频电压向负载输出，加上L1以后也能使输出的电压波形更平整，以防止负载受其干扰。输出端的电容器C4是为了让输出的不平整波纹更平整，它主要是为了降低交流电压的波纹系数而加的，第二路的输出原理和第一路相似。主电路结构如图2所示。4 控制电路设计高频变压器一次绕组除了向主电路次级绕组提供能量外，还向另一个次级绕组组成反馈电压绕组提供能量，反馈绕组的电压两端串联一个分压电阻后加在一个光耦上，反馈绕组的两极之间接一个电容滤波器，滤掉高次谐波，输出的反馈电压加在光耦发光二极管的正极上。电阻R3，R2和稳压管VDZ组成基准电压源，为光耦提供基准电压，这样光耦中的二极管的发