高频单片开关芯片设计多组开关稳压电源.docx

用高频单片开关芯片设计多组开关稳压电源 1、? 卓越的性能为便携式设备的选择开辟了新途径 多年来，如何选择性能和价格都比较高的电源控制芯片来设计多组开关稳压电源一直是制造业的难题。这是因为电源控制芯片要么调试用的管脚太多，要么管脚少。功能不理想。 TOPSwitchlI单片开关电源是美国PI（Power Integration）公司推出的一款比较新的高频开关电源芯片。高频振荡器、高压启动偏置电路、参考电压、用于环路补偿的并联偏置调节器、误差放大器和故障保护功能块全部集成在一起，引脚更少（仅3线） 强大的高频开关电源芯片。 可广泛应用于仪器仪表、笔记本电脑、VCD和DVD、电池充电器、功放等领域。 、控制、计算机等诸多电子设备领域得到广泛应用。为此，本文将介绍以TOP222Y高频单片开关电源控制芯片为核心的多组开关稳压电源的设计方案。 2、多组（5组）开关电源设计方案 2.1 以TOP222Y高频单片开关电源控制芯片为核心的电源组成图如图1所示。TOP222Y为DC/DC转换器，其芯片引脚3、2、1分别为分别接高频变压器的输入和初级，输出次级和地，输出反馈。 2.2 电源电路拓扑为单端反激式 电源电路拓扑为单端反激式，反激式是指当功率开关MOSFET导通时，功率存储在高频变压器的初级线圈中；当 MOSFET 关闭时，电源输出到次级。由于开关频率高达100KHz，高频变压器可以快速储存和释放能量，经过高频整流滤波后可以获得连续输出。 2.3 电源单级滤波器的作用 电磁滤波器 (EMl) 连接到 220V AC 输入线路。为了减小体积，降低成本，单片开关电源一般采用简单的单级滤波器。 L1用于滤除共模干扰，C1和C2用于滤除串模干扰。电源滤波器的作用：一方面滤除电网传来的杂波电压，净化输入电源，另一方面防止高频开关电源的振荡电压进入电源。电网干扰其他电器。 2.4 整流和 DC/DC 转换器 ?市电经过电容整流滤波后变成308V的直流电压给TOP222Y器件供电。 TOP222Y构成DC/DC转换器，将输入的直流高压变成脉冲宽度可调的高频脉冲电压，通过高频变压器进行降压。电压经过半波整流滤波后成为所需的直流电压输出。 2.5 瞬态电压抑制电路 阻塞二极管D6和瞬态电压抑制器D5组成吸收电路，吸收功率器件关断过程中变压器漏感产生的峰值电压。 TOP222Y功率管导通时，初级变压器的电压极性在上端为正。下端为负，使D6截止，钳位电路不工作。在 MOSFET 关断的瞬间，初级变压器在下端变为正，在上端变为负。此时D6导通，峰值电压被D5吸收。 2.6 关于高频变压器和反馈稳压电路 高频变压器次级有5个绕组，其中13.2V/300mA绕组V1为主绕组，控制TOP222Y器件的脉宽，即该组输出电压为PWM稳压，并联可编程稳压器TL431和光电耦合器PC817及分压电阻R4、R5完成采样反馈工作。当输出电压上升时，将R4、R5分压后得到的采样电压与TL431中的带隙基准电压进行比较，使TL431的阴极电位下降，使流过光电二极管的工作电流If增大，然后通过通过光耦PC817增大控制端的电流Ic，减小TOP222Y的输出占空比，使其电压下降。达到稳定的目的。 电阻R3是V1输出的最小负载，用来提高轻载时的稳压率。当输出电压偏低时，R3的作用是为431提供电流偏置通路。为避免刚上电时输出电压过冲，在其间并联了一个软启动电容C12 TL431的阴极和阳极。其作用分析如下：刚上电时，由于C12两端的压降不能突变，VKA=O，TL431不工作。随着整流滤波器的输出电压逐渐升高，光耦二极管（LED）上的电流通过R2对C12充电，使C12上的电压继续升高，TL431逐渐进入正常工作状态。输出电压在延迟时间内缓慢上升，最终达到 13.2V 的稳定值。 ?2.7 采样和反馈电阻的确定 如何确定 R2、R3、R4 和 R5 的值。首先我们要了解TOP管的控制特性。从TOPSwicth的技术手册可以知道，流入控制脚C的电流Ic与占空比D成反比，如图2所示，可以看出Ic的电流应该在2-6mA之间，而PWM会线性变化，所以PC817三极管的电流Ice也应该在这个区域发生变化。 Ice受二极管电流If控制，R1的值应保证TOP控制端获得所需电流。假设使用PC817，其CTR=Ic/IF=0.8-1.6。从TL431的技术参数来看，Vka为2.5，当V-36V变化时，阴极工作电流IKA可以在1mA到100mA的很宽范围内变化。当光电偶CTR取下限0.8时，流过光电二极管的最大电流，IFmax-=6/0.8=7.5mA，TL431阴极电压VkA=Vo-VF-(IFmax×R2)2.5V，其中VF为光电二极管的正向压降。 VF 的典型值为 1.2V。 VkA=13.2-1.2-7