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基于TOP223Y多路單端反激式開關(guān)電源的設(shè)計方案(一)

作者: 時間:2013-11-18 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

0 引言

  單片自問世以來,以其效率高,體積小,集成度高,功能穩(wěn)定等特點(diǎn)迅速在中小功率精密穩(wěn)壓電源領(lǐng)域占據(jù)重要地位。美國PI公司的TOPSwitch系列器件即是一種新型三端離線式單片高頻芯片,開關(guān)頻率fs高達(dá)100 kHz,此芯片將PWM控制器、高耐壓功率MOSFET、保護(hù)電路等高度集成,外圍連接少許器件即可使用。本文介紹了一種基于 輸出為+5 V/3 A,+12 V/1 A的方案設(shè)計的原理和方法。

  1 方案設(shè)計的原理

  開關(guān)電源是涉及眾多學(xué)科的一門應(yīng)用領(lǐng)域,通過控制功率開關(guān)器件的開通與關(guān)閉調(diào)節(jié)脈寬調(diào)制占空比達(dá)到穩(wěn)定輸出的目的,能夠?qū)崿F(xiàn)AC/DC或者DC/DC轉(zhuǎn)換。

  共三個端:控制極C、源極S、漏極D.因只有漏極D用作脈寬調(diào)制功率控制輸出,故稱單端;高頻變壓器在功率開關(guān)導(dǎo)通時只是將能量存儲在初級繞組中,起到電感的作用,在功率開關(guān)關(guān)閉時才將能量傳遞給次級繞組,起變壓作用,故稱反激式。

  基于TOP223Y多路單端反激式開關(guān)電源的設(shè)計方案(一)

  電路功能部分主要由輸入/輸出整流濾波、功率變換、反饋電路組成。工作原理簡述為:220 V市電交流經(jīng)過整流濾波得到直流電壓,再經(jīng)脈寬調(diào)制和高頻變壓器DC-AC變換得到高頻矩形波電壓,最后經(jīng)輸出整流濾波得到品質(zhì)優(yōu)良的直流電壓,同時反饋回路通過對輸出電壓的采樣、比較和放大處理,將得到的電流信號輸入到TOP223Y的控制端C,控制占空比調(diào)節(jié)輸出,使輸出電壓穩(wěn)定。

  2 方案設(shè)計的要求

  設(shè)計作為某智能儀器的供電電源,具體的參數(shù)要求如下:交流輸入電壓最小值:VACMIN=85 V;交流輸入電壓最大值:VACMAX=265 V;輸出:U1:+5 V/3 A;U2:+12 V/1 A;輸出功率:Po=27 W;偏置電壓:VB=12 V;電網(wǎng)頻率fL=50 Hz;開關(guān)頻率fs=100 kHz;紋波電壓:小于100 mV;電源效率:η大于80%;損耗分配因數(shù)Z 為0.5;功率因數(shù)為0.5.

  3 設(shè)計實(shí)例

  本設(shè)計方案是基于TOP223Y的開關(guān)電源,性能優(yōu)越,便于集成。電路原理如圖2所示,可分為輸入保護(hù)電路、輸入整流濾波電路、鉗位保護(hù)電路、高頻變壓器、輸出整流濾波電路、反饋回路、控制電路7個部分。

  基于TOP223Y多路單端反激式開關(guān)電源的設(shè)計方案(一)

  3.1 輸入保護(hù)電路

  由保險絲F1、熱敏電阻RT和壓敏電阻RV組成,對輸入端進(jìn)行過電壓、過電流保護(hù)。

  保險絲F1用于當(dāng)線路出現(xiàn)故障產(chǎn)生過電流時切斷電路,保護(hù)電路元器件不被損壞,其額定電流IF1 按照IF1》2IACRMS選擇3 A/250 VAC保險絲,其中IACRMS為原邊有效電流值。熱敏電阻RT用以吸收開機(jī)浪涌電流,避免瞬間電流過大,對整流二極管和保險絲帶來沖擊,造成損壞,加入熱敏電阻可以有效提高電源設(shè)計的安全系數(shù),其阻值按照RRT1》0.014VACMAX/IACRMS 選擇10D-11(10 Ω/2.4 A)。壓敏電阻RV能在斷開交流輸入時提供放電通路,以防止大電流沖擊,同時對沖擊電壓也有較好鉗位作用。RV選取MY31-270/3,標(biāo)稱值為220 V.

  3.2 輸入整流濾波電路


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