TOPSwitch_GX系列芯片的單端反激式開關電源設計

3.4輸出整流濾波電路設計

輸出整流濾波電路由整流二極管和濾波電容構成，輸出整流二極管的開關損耗占系統(tǒng)損耗的六分之一到五分之一，是影響開關電源效率的主要因素。肖特基二極管是近年來間世的低功耗、大電流、超高速半導體器件，由于其反向恢復時間極短（可以小到幾納秒），正向導通壓降僅0.4V左右，而整流電流可達到幾千安培。這些優(yōu)良特性是快恢復二極管所無法比擬的。因此適合作為開關電源中的低壓整流管。

3.5反饋電路設計

開關電源的反饋回路有4種基本形式：基本反饋電路；改進型反饋電路；帶穩(wěn)壓管的光耦反饋電路和帶TL431的光耦反饋電路[2]。反饋回路的形式依據輸出電壓精度而決定，本方案使用的“光耦＋TL431”。電壓反饋信號經分壓網絡引入TL431的參考端，轉化為電流反饋信號，然后經過光耦隔離后輸入TOPSwitch的控制端。

TL431稱為可調式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器，利用兩只外部電阻可設定2.50~36V范圍內的任何基準電壓值。其工作原理是當輸出電壓UO發(fā)生波動時，經電阻分壓后得到的取樣電壓就與TL431中的2.5V帶隙基準電壓進行比較，在陰極上形成誤差電壓，使發(fā)光二極管的工作電流IF產生相應變化，再通過光耦去改變控制端電流IC的大小，調節(jié)TOPSwitch的輸出占空比，使UO不變，從而達到穩(wěn)壓目的。根據TL431的工作原理，兩個分壓電阻的選取要求比較嚴格，因此可把上面的一個分壓電阻設計成一個固定阻值電阻和一個可調電阻的串聯(lián)，用來調節(jié)輸出電壓的精度。

在設計光耦反饋式開關電源時，光耦的選取可根據以下原則：光耦的電流傳輸比（CTR）的允許范圍是50%~200%，并且要用線性光耦。因為普通光耦的CTR-IF特性呈非線性，在IF較小時的非線性失真尤為嚴重，不適合傳輸模擬信號。還有，在設計反饋回路時，反饋信號要經過光耦隔離后輸入TOPSwitch的控制端，而控制端的電流IC和占空比D有關，所以光耦的反饋電流以及與其有關的電阻阻值的選取比較重要，直接決定電路反饋回路性能。

4 測試結果分析

根據以上設計原則，使用TOP245Y芯片設計出了＋5V/2A、+15V/0.5A、-15V/0.5A三路輸出開關電源，圖2～圖4給出了實測波形。由圖可見，滿載時，電源工作在最大占空比35%左右。輸出紋波由變壓器漏感導致的尖峰電壓及輸出整流二極管關斷時所產生，這些提高變壓器制造工藝以及優(yōu)化PCB布線等方法加以改善。

5 結論

本文采用TOP245Y設計出了一種三路輸出單端反激式開關電源并給出了設計方法。論文針對開關電源設計的5部分電路分別進行了分析和工程設計，提出了改進電路設計和性能的方法。另外，在畫PCB圖時需注意：TOPSwitch開關的源腳引線應非常短，旁路電容應盡可能靠近源腳和控制腳，同時源腳應單點接地；開關電源在輕載或空載輸出時，為了抑制輸出電壓偏高，應在輸出端加一個假負載電阻。這些有助于提高開關電源的性能和效率。