基于top222y的單片開關(guān)電源的設(shè)計(編輯修改稿)
2025-07-24 20:11 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 開關(guān)場效應(yīng)管（MOSFET）、自動偏置電路、保護電路、高壓啟動電路和環(huán)路補償電路，通過高頻變壓器使輸出端與電網(wǎng)完全隔離，真正實現(xiàn)了無工頻變壓器、隔離式開關(guān)電源的單片集成化，使用安全可靠。(2)輸入交流電壓和頻率的范圍極寬。作固定電壓輸入時可選110V／115V／230V交流電，允許變化177。15％；在寬電壓范圍輸入時，適配85V～265V交流電，但POM值要比前者降低40％。(3)TOPSwitch－Ⅱ只有3個引出端，可以同三端線性集成穩(wěn)壓器相媲美，能以最簡方式構(gòu)成無工頻變壓器的反激式普通型或精密型開關(guān)電源。開關(guān)頻率的典型值為100kHz，允許范圍是90kHz～110kHz，％～67％。(4)外圍電路簡單，成本低廉。芯片本身功耗很低，電源效率可達80％左右。主要由以下幾部分組成：N溝道高壓MOSFET管、柵極驅(qū)動器、電壓模式的PWM控制器、誤差放大器、100kHz振蕩器、輸入欠壓保護、輸出過流、過熱保護電路及尖峰抑制電路等。 TOPSwitchII系列芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖(1)控制電壓源:控制電壓Uc能向并聯(lián)調(diào)整器和門驅(qū)動極提供偏置電壓，而控制端電流Ic則能調(diào)節(jié)占空比。控制端的總電容用Ct表示，由它決定自動重起動的定時，同時控制環(huán)路的補償，Uc有兩種工作模式，一種是滯后調(diào)節(jié)，用于起動和過載兩種情況，具有延遲控制作用；另一種是并聯(lián)調(diào)節(jié)，用于分離誤差信號與控制電路的高壓電流源。剛起動電路時由DC極之間的高壓電流源提供控制端電流Ic，以便給控制電路供電并對Ct充電。(2)帶隙基準電壓源:帶隙基準電壓源除向內(nèi)部提供各種基準電壓之外，還產(chǎn)生一個具有溫度補償并可調(diào)整的電流源，以保證精確設(shè)定振蕩器頻率和門極驅(qū)動電流。(3)振蕩器:內(nèi)部振蕩電容是在設(shè)定的上、下閾值UH、UL之間周期性地線性充放電，以產(chǎn)生脈寬調(diào)制器所需要的鋸齒波（SAW），與此同時還產(chǎn)生最大占空比信號(Dmax)和時鐘信號(CLOCK)。為減小電磁干擾，提高電源效率，振蕩頻率（即開關(guān)頻率）設(shè)計為100kHz，脈沖波形的占空比設(shè)定為D。(4)放大器:誤差放大器的增益由控制端的動態(tài)阻抗Zc來設(shè)定。Zc的變化范圍是10Ω～20Ω，典型值為15Ω。，輸出誤差電流IF，在RFB上形成誤差電壓UFB。(5)脈寬調(diào)制器（PWM）:脈寬調(diào)制器是一個電壓反饋式控制電路，它具有兩層含義。第一、改變控制端電流Ic的大小，即可調(diào)節(jié)占空比D，實現(xiàn)脈寬調(diào)制。第二、誤差電壓UFB經(jīng)由RA、CA組成截止頻率為7kHz的低通濾波器，濾掉開關(guān)噪聲電壓之后，加至PWM比較器的同相輸入端，再與鋸齒波電壓UJ進行比較，產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號。(6)門驅(qū)動級和輸出級:門驅(qū)動級（F）用于驅(qū)動功率開關(guān)管(MOSFET)，使之按一定速率導(dǎo)通，從而將共模電磁干擾減至最小。漏源導(dǎo)通電阻與產(chǎn)品型號和芯片結(jié)溫有關(guān)。MOSFET管的漏源擊穿電壓U(bo)ds≥700V。(7)過流保護電路:過流比較器的反相輸入端接閾值電壓ULIMIT，同相輸入端接MOSFET管的漏極。此外，芯片還具有初始輸入電流限制功能。(8)過熱保護電路:當芯片結(jié)溫TJ135℃時，過熱保護電路就輸出高電平，將觸發(fā)器Ⅱ置位，Q=1，關(guān)斷輸出級。此時進入滯后調(diào)節(jié)模式，～。若要重新起動電路，需斷電后再接通電源開關(guān)；，達到Uc(reset)值，再利用上電復(fù)位電路將觸發(fā)器Ⅱ置零，使MOSFET恢復(fù)正常工作。(9)關(guān)斷/自起動電路:一旦調(diào)節(jié)失控，關(guān)斷/自動重起動電路立即使芯片在5％占空比下工作，同時切斷從外部流入C端的電流，Uc再次進入滯后調(diào)節(jié)模式。倘若故障己排除，Uc又回到并聯(lián)調(diào)節(jié)模式，自動重新起動電源恢復(fù)正常工作。(10)高壓電流源:在起動或滯后調(diào)節(jié)模式下，高壓電流源經(jīng)過電子開關(guān)給內(nèi)部電路提供偏置，并且對Ct進行充電。電源正常工作時電子開關(guān)改接內(nèi)部電源，將高壓電流源關(guān)斷。當TOP開關(guān)起動操作時，在控制端環(huán)路振蕩電路的控制下，漏極端有電流流入芯片，提供開環(huán)輸入。該輸入通過旁路調(diào)整器、誤差放大器時，由控制端進行閉環(huán)調(diào)整，改變IF，經(jīng)由PWM控制MOSFET的輸出占空比，最后達到動態(tài)平衡。 基于TOP222Y芯片單端反激式開關(guān)電源的設(shè)計［5］。由于TOPSwitch芯片集成度高，設(shè)計工作主要為輸人濾波、鉗位保護、輸出整流濾波及反饋等外圍電路的設(shè)計［3］［4］。該電源電路拓撲為單端反激式，220V市電經(jīng)電源噪聲濾波器LF后再通過橋式整流器直接整流。電源濾波器的作用一方面是濾除由電網(wǎng)傳來的雜波電壓，凈化輸入電源，另一方面也阻止高頻開關(guān)電源的振蕩電壓竄入電網(wǎng)，干擾其它電器?，F(xiàn)在很多電源設(shè)計不重視電源濾波器的選擇，一些中小功率的高頻開關(guān)電源往往不加電源濾波 采用TOP222Y芯片設(shè)計的單端反激式開關(guān)電源原理圖器，這樣不僅降低了電源本身的抗干擾能力，影響其工作穩(wěn)定性，而且也造成對公共電網(wǎng)的污染。市電經(jīng)整流和電容濾波后，變成308V的直流電壓供給TOPSwitch－II器件，TOPSwitch－II構(gòu)成DC/DC變換器，它將輸入的直流高壓變成脈寬可調(diào)的高頻脈沖電壓，經(jīng)高頻變壓器降壓后再進行半波整流和濾波，變成所需要的直流電壓輸出。電路的工作頻率為100kHz，振蕩元件已固化在器件內(nèi)部，高頻變壓器的次級有3個繞組，其中的5V/2A繞組N3控制TOPSwitch－II器件的脈寬，即這一組輸出電壓為PWM穩(wěn)壓，由并聯(lián)可編程穩(wěn)壓器TL431和光電耦合器PC817A及分壓電阻R20R205完成取樣反饋工作。之所以選擇這一繞組進行脈寬控制，是因為它的輸出電壓低電流大，更能體現(xiàn)出開關(guān)電源的優(yōu)越性。為了實現(xiàn)對光耦的隔離供電，變壓器單設(shè)了一個
試題試卷相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1