根据单端反激式开关电源的控制原理TOP开关芯片

2019-06-15 14:14字体:
  

  的数量和智能仪表的体积,要求电源尺寸尽量小并能将电源部分与仪表主控部分做在同一个PCB上。

  考虑10W的功率以及小体积的因素,电路选用单端反激电路。单端反激电路的特点是:电路简单、体积小巧且成本低。单端反激电路由输入滤波电路、脉宽调制电路、功率传递电路(由开关管和变压器组成)、输出整流滤波电路、误差检测电路(由芯片TL431及周围元件组成)及信号传递电路(由隔离光耦电阻组成)等组成。本电源设计成表面贴装的模块电源,其具体参数要求如下:

  所谓单端是指TOPSwitch-II系列器件只有一个脉冲调制信号功率输出端一漏极D。反激式则指当功率MOSFET导通时,就将电能储存在高频变压器的初级绕组上,仅当MOSFET关断时,才向次级输送电能,由于开关频率高达100kHz,使得高频变压器能够快速存储、释放能量,经高频整流滤波后即可获得直流连续输出。这也是反激式电路的基本工作原理。而反馈回路通过控制TOPSwitch器件控制端的电流来调节占空比,以达到稳压的目的。

  TOPSwitch-Ⅱ系列芯片的漏极(D)与内部功率开关器件MOSFET相连,外部通过负载电感与主电源相连,在启动状态下通过内部开关式高压电源提供内部偏置电流,并设有电流检测。控制极(C)用于占空比控制的误差放大器和反馈电流的输入引脚,与内部并联稳压器连接,提供正常工作时的内部偏置电流,同时也是提供旁路、自动重起和补偿功能的电容连接点。源极(S)与高压功率回路的MOSFET的源极相连,兼做初级电路的公共点与参考点。内部输出极MOSFET的占空比随控制引脚电流的增加而线性下降,控制电压的典型值为5.7 V,极限电压为9 V,控制端最大允许电流为100 mA。

  在设计时还对阈值电压采取了温度补偿措施,以消除因漏源导通电阻随温度变化而引起的漏极电流变化。当芯片结温大于135℃时,过热保护电路就输出高电平,关断输出极。此时控制电压Vc进入滞后调节模式,Vc端波形也变成幅度为4.7V~5.7V的锯齿波.若要重新启动电路,需断电后再接通电路开关,或者将Vc降至3.3V以下,再利用上电复位电路将内部触发器置零,使MOSFET恢复正常工作。

  采用TOPSwitch-Ⅱ系列设计单片开关电源时所需外接元器件少,而且器件对电路板布局以及输入总线瞬变的敏感性大大减少,故设计十分方便,性能稳定,性价比更高。

  对于芯片的选择主要考虑输入电压和功率。由设计要求可知,输入电压为宽范围输入,输出功率不大于10W,故选择TOP222G。

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