一種基于TOP227Y的脈沖開(kāi)關(guān)電源設計

脈沖電源是各種電源設備中比較特殊的一種，它的電壓或電流波形為脈沖狀。其實(shí)質(zhì)上是一種通斷的直流電源，其基本工作原理是首先經(jīng)過(guò)慢儲能，使初級能源具有足夠的能量，然后向中間儲能和脈沖成形系統放電(或流入能量)，能量經(jīng)過(guò)儲存、壓縮形成脈沖或轉化等復雜過(guò)程之后，形成脈沖電源。

隨著(zhù)開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展，電源的小型化、模塊化、智能化越來(lái)越受到人們的關(guān)注。各種電源控制芯片如雨后春筍紛紛涌現，美國電源集成(PI)公司相繼推出TOP系列芯片，這些芯片集脈沖信號控制電路和功率開(kāi)關(guān)器件MOSEFT于一體，具有高集成度、最簡(jiǎn)外圍電路、最佳性能指標等特點(diǎn)，能組成高效率無(wú)工頻變壓器的隔離式開(kāi)關(guān)電源。所以，本文設計基于TOP227Y芯片控制的開(kāi)關(guān)電源。

1 總體結構

本文設計的脈沖開(kāi)關(guān)電源總體結構如圖1所示。

由圖1可知，輸入220 V交流電流，先由4個(gè)二極管的全橋整流，然后通過(guò)TOP227Y開(kāi)關(guān)和高頻變壓器變壓，再經(jīng)過(guò)二次整流、電容濾波和電感平波，輸出150 W的直流電。高頻變壓器二次側有3個(gè)繞組，2路輸出功率，另一路為反饋回路提供電源。反饋回路從輸出端進(jìn)行電壓取樣，通過(guò)光耦來(lái)控制脈沖控制開(kāi)關(guān)的通斷，調節輸出功率。

2 高頻變壓器主要參數設計

高頻變壓器在開(kāi)關(guān)電源中起很重要的作用，它主要是傳輸功率，實(shí)現輸入輸出兩側的電氣隔離。同時(shí)，可通過(guò)改變初次級的匝數比來(lái)改變輸出電壓，也可增加匝數不同的次級，以達到獲得多輸出的目的。根據設計要求，選擇某廠(chǎng)的功率鐵氧體LP3作為高頻變壓器的磁芯。采用面積乘積(AP)法設計變壓器：

式(1)中，Ps為視在功率，取370 W；Bm為工作通磁通密度，取125 mT；fs為工作頻率，取45 kHz；Kf為波形系數，方波取4；Kw為變壓器銅窗占用系數，取0.2；J為電流密度，取400 A／cm2，故AP=4.1 cm4，據此選用磁芯結構為EE42A。

計算初次級匝比：

式中，Vin(min)為初級最小輸入電壓；Dmax為最大占空比，取45％；Vo為輸出電壓；Vf為輸出端整流二極管壓降，計算得n=3，驗證最大占空比為40.65％。