基于TOP223Y多路單端反激式開(kāi)關(guān)電源的設計方案（一）

0 引言

　　單片開(kāi)關(guān)電源自問(wèn)世以來(lái)，以其效率高，體積小，集成度高，功能穩定等特點(diǎn)迅速在中小功率精密穩壓電源領(lǐng)域占據重要地位。美國PI公司的TOPSwitch系列器件即是一種新型三端離線(xiàn)式單片高頻開(kāi)關(guān)電源芯片，開(kāi)關(guān)頻率fs高達100 kHz，此芯片將PWM控制器、高耐壓功率MOSFET、保護電路等高度集成，外圍連接少許器件即可使用。本文介紹了一種基于TOP223Y 輸出為+5 V/3 A，+12 V/1 A的單端反激式開(kāi)關(guān)電源方案設計的原理和方法。

　　1 方案設計的原理

　　開(kāi)關(guān)電源是涉及眾多學(xué)科的一門(mén)應用領(lǐng)域，通過(guò)控制功率開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)通與關(guān)閉調節脈寬調制占空比達到穩定輸出的目的，能夠實(shí)現AC/DC或者DC/DC轉換。

　　TOP223Y共三個(gè)端：控制極C、源極S、漏極D.因只有漏極D用作脈寬調制功率控制輸出，故稱(chēng)單端；高頻變壓器在功率開(kāi)關(guān)導通時(shí)只是將能量存儲在初級繞組中，起到電感的作用，在功率開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)才將能量傳遞給次級繞組，起變壓作用，故稱(chēng)反激式。

　　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(jiǎn)述為：220 V市電交流經(jīng)過(guò)整流濾波得到直流電壓，再經(jīng)TOP223Y脈寬調制和高頻變壓器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(shí)反饋回路通過(guò)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，控制占空比調節輸出，使輸出電壓穩定。

　　2 方案設計的要求

　　設計作為某智能儀器的供電電源，具體的參數要求如下：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(kāi)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Z 為0.5;功率因數為0.5.

　　3 設計實(shí)例

　　本設計方案是基于TOP223Y的多路單端反激式開(kāi)關(guān)電源，性能優(yōu)越，便于集成。電路原理如圖2所示，可分為輸入保護電路、輸入整流濾波電路、鉗位保護電路、高頻變壓器、輸出整流濾波電路、反饋回路、控制電路7個(gè)部分。

　　3.1 輸入保護電路

　　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(guò)電壓、過(guò)電流保護。

　　保險絲F1用于當線(xiàn)路出現故障產(chǎn)生過(guò)電流時(shí)切斷電路，保護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(kāi)機浪涌電流，避免瞬間電流過(guò)大，對整流二極管和保險絲帶來(lái)沖擊，造成損壞，加入熱敏電阻可以有效提高電源設計的安全系數，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(kāi)交流輸入時(shí)提供放電通路，以防止大電流沖擊，同時(shí)對沖擊電壓也有較好鉗位作用。RV選取MY31-270/3，標稱(chēng)值為220 V.

　　3.2 輸入整流濾波電路