TOPSwitch_GX系列芯片的單端反激式開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)

3.4輸出整流濾波電路設(shè)計(jì)

輸出整流濾波電路由整流二極管和濾波電容構(gòu)成，輸出整流二極管的開(kāi)關(guān)損耗占系統(tǒng)損耗的六分之一到五分之一，是影響開(kāi)關(guān)電源效率的主要因素。肖特基二極管是近年來(lái)間世的低功耗、大電流、超高速半導(dǎo)體器件，由于其反向恢復(fù)時(shí)間極短（可以小到幾納秒），正向?qū)▔航祪H0.4V左右，而整流電流可達(dá)到幾千安培。這些優(yōu)良特性是快恢復(fù)二極管所無(wú)法比擬的。因此適合作為開(kāi)關(guān)電源中的低壓整流管。

3.5反饋電路設(shè)計(jì)

開(kāi)關(guān)電源的反饋回路有4種基本形式：基本反饋電路；改進(jìn)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(jù)輸出電壓精度而決定，本方案使用的“光耦＋TL431”。電壓反饋信號(hào)經(jīng)分壓網(wǎng)絡(luò)引入TL431的參考端，轉(zhuǎn)化為電流反饋信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)光耦隔離后輸入TOPSwitch的控制端。

TL431稱為可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器，利用兩只外部電阻可設(shè)定2.50~36V范圍內(nèi)的任何基準(zhǔn)電壓值。其工作原理是當(dāng)輸出電壓UO發(fā)生波動(dòng)時(shí)，經(jīng)電阻分壓后得到的取樣電壓就與TL431中的2.5V帶隙基準(zhǔn)電壓進(jìn)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(chǎn)生相應(yīng)變化，再通過(guò)光耦去改變控制端電流IC的大小，調(diào)節(jié)TOPSwitch的輸出占空比，使UO不變，從而達(dá)到穩(wěn)壓目的。根據(jù)TL431的工作原理，兩個(gè)分壓電阻的選取要求比較嚴(yán)格，因此可把上面的一個(gè)分壓電阻設(shè)計(jì)成一個(gè)固定阻值電阻和一個(gè)可調(diào)電阻的串聯(lián)，用來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓的精度。

在設(shè)計(jì)光耦反饋式開(kāi)關(guān)電源時(shí)，光耦的選取可根據(jù)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?yàn)槠胀ü怦畹腃TR-IF特性呈非線性，在IF較小時(shí)的非線性失真尤為嚴(yán)重，不適合傳輸模擬信號(hào)。還有，在設(shè)計(jì)反饋回路時(shí)，反饋信號(hào)要經(jīng)過(guò)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(guān)，所以光耦的反饋電流以及與其有關(guān)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(cè)試結(jié)果分析

根據(jù)以上設(shè)計(jì)原則，使用TOP245Y芯片設(shè)計(jì)出了＋5V/2A、+15V/0.5A、-15V/0.5A三路輸出開(kāi)關(guān)電源，圖2～圖4給出了實(shí)測(cè)波形。由圖可見(jiàn)，滿載時(shí)，電源工作在最大占空比35%左右。輸出紋波由變壓器漏感導(dǎo)致的尖峰電壓及輸出整流二極管關(guān)斷時(shí)所產(chǎn)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(jié)論

本文采用TOP245Y設(shè)計(jì)出了一種三路輸出單端反激式開(kāi)關(guān)電源并給出了設(shè)計(jì)方法。論文針對(duì)開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)的5部分電路分別進(jìn)行了分析和工程設(shè)計(jì)，提出了改進(jìn)電路設(shè)計(jì)和性能的方法。另外，在畫(huà)PCB圖時(shí)需注意：TOPSwitch開(kāi)關(guān)的源腳引線應(yīng)非常短，旁路電容應(yīng)盡可能靠近源腳和控制腳，同時(shí)源腳應(yīng)單點(diǎn)接地；開(kāi)關(guān)電源在輕載或空載輸出時(shí)，為了抑制輸出電壓偏高，應(yīng)在輸出端加一個(gè)假負(fù)載電阻。這些有助于提高開(kāi)關(guān)電源的性能和效率。