基于TPSwitch的开关电源设计

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基于TOPSwitch的开关电源设计

基于TOPSwitch Ⅱ的开关电源设计1 引言功率开关管、PWM控制器和高频变压器是开关电源必不可少的组成部分。

传统的开关电源一般均采用分立的高频功率开关管和多引脚的PWM集成控制器，例如采用UC3842＋MOSFET是国内小功率开关电源中较为普及的设计方法。

90年代以来，出现了PWM/MOSFET二合一集成芯片，他大大降低了开关电源设计的复杂性，减少了开关电源设计所需的时间，从而加快了产品进入市场的速度。

二合一集成控制芯片多采用3脚，4脚，5脚，7脚和8脚封装，其中美国功率集成公司于97年推出的三端脱线式TOPSwitch Ⅱ系列二合一集成控制器件，是该类器件的代表性产品。

2 TOPSwitch Ⅱ器件简介TOPSwitch系列器件是三端脱线式PWM开关（Three－terminal Off－line PWM Swtich）的英文缩写。

TOPSwitch 系列器件仅用了3个管脚就将脱线式开关电源所必需的具有通态可控栅极驱动电路的高压N沟道功率的MOS场效应管，电压型PWM控制器，100kHz高频振荡器，高压启动偏置电路，带隙基准，用于环路补偿的并联偏置调整器以及误差放大器和故障保护等功能全部组合在一起了。

TOPSwitch Ⅱ系列器件是TOPSwitch的升级产品，同后者相比，内部电路做了许多改进，器件对于电路板布局以及输入总线瞬变的敏感性大大减少，故设计更为方便，性能有所增强。

其型号包括TOP221－TOP227，内部结构如图1所示[1]。

TOPSwitch Ⅱ是一个自偏置、自保护的电流－占空比线性控制转换器。

由于采用CMOS工艺，转换效率与采用双集成电路和分立元件相比，偏置电流大大减少，并省去了用于电流传导和提供启动偏置电流的外接电阻。

漏极连接内部MOSFET的漏极，在启动时，通过内部高压开关电流源提供内部偏置电流。

源极连接内部MOSFET的源极，是初级电路的公共点和基准点。

控制极误差放大电路和反馈电流的输入端。

基于TOPSwitch-GX芯片的开关电源设计

例，介绍了其电路设计的方法，中着重介绍了运用计算机辅助软件ＰＥｐｒ进行电源模块设计其Ｉｘｅｔ以及外围电路设计的情况。最后，出了该开关电源性能测试结果。给
关键词：关电源；ＴＰｗｔｈＧ开ＯＳｉ — Ｘ芯片；ＩＥｐｒ软件ｃＰ— ｘｅｔ
了开关电源的设计流程，缩短了新产品的开发周期，使开关电源发展到一个新的时代。以预见应可用ＴＰｗｔｈ芯片所设计的开关电源必将会在更ＯＳｉｃ加广泛的领域得到应用。无线电动冲击钻是一种由电动机作为动力，
基于ＴＰｗｔ — Ｘ芯片的开关电源设计ＯＳｉｈＧｃ
梁
凯，姚高尚，熊腊森，何敬强
武汉４０７）３０４
（中科技大学材料学院，湖北华摘
要：用将Ｐ采ＷＭ控制器和ＭＯＦＴ功率开关自启动电路、率开关管、ＷＭ控制电路及保ＳＥ功Ｐ
护电路一体化的开关电源集成模块芯片是新一代中、小功率开关电源设计的主流发展趋势。电路
的高度集成化有助于改善电源的电磁兼容性，大地提高了电源的效率，极简化开关电源的设计和
缩短新产品的开发周期。详细阐述了ＴＰｗｔｈＧ系列芯片的特点，ＯＳｉ —Ｘｃ以无线电动钻充电电源为
中图分类号：Ｎ６Ｔ８
文献标识码：Ａ
文章编号：２９２１（０７０ —０１００１— ７３２０）６０２— ７

利用TOP Switch设计的开关电源

利用TOP Switch 设计的开关电源1引言TOP Switch（Three Terminal Off－line PWM Switch）是PI（Power Integration）公司最先研制成功的三端隔离式脉宽调制单片开关电源集成电路，其第一代产品以1994 年问世的TOP100/200 系列为代表，第二代则是1997 年推出的TOP－Ⅱ（221～227）系列，而新推出的TOP－GX 系列（24X），除了功率继续有所增大之外，更是在前两代产品的基础上增加了不少功能，故可以看作第三代产品。

本文以其第一、二代产品为例，介绍其特点、原理及应用。

2TOP Switch 集成芯片介绍2.1 特点与优点TOP Switch 将MOSFET 与整套PWM 控制系统集成在一个单片集成器件内，内部包含了MOSFET、PWM 发生器、驱动电路、自动偏置电路、保护电路、高压启动电路和环路补偿电路等。

由于它已经将电路各个功能部分都集成在片子内部，所以与常规的分立元件组成的电路相比，它有着以下明显优势。

1)电路结构简单，效率高。

它只有三个输出控制端，利用简单的外围器件就可以完成一个开关电源的控制功能，使电路结构得以简化，体积减小，提高可靠性。

并且把驱动和开关器件集成在一个片子内部，有利于提高效率和功率密度。

2) TOP Switch 内部有一个高压小容量的N－MOSFET 输出管，该管具有导通电阻小、导通速度可以控制等特点，因而可以减小开关电压变化率，进而减小EMI。

3)片子内部集成了脉冲前沿中断检测电路、输入欠压封锁电路、输出过压保护电路、关机自动恢复工作电路等保护电路，可以避免因各种故障引起的不良后果。

2.2 外部封装和引脚功能前两代产品都采用图1 所示的TO－220 或DIP/SMD－8 的封装形式。

其中，后者可以根据引脚功能而简接成同TO－220 封装一样的3 个引脚的形式，即只有D（漏极）、S（源极）和C（控制极）简接成同TO－220 封装一样的3 个引脚的形式，即只有D（漏极）。

基于TOPSwitch的反激式开关稳压电源设计

摘要：阐述了ＴＰｗｔＯＳｉｈ系列芯片的工作原理，ｃ对基于ＴＳｉｈ的反激式开关稳压电源的工作过程进行解析，ＯＰｗｔｃ设计出一个宽电压范围输Ａ（Ｃ５Ａ８Ｖ～２５、出电压１Ｖ、６Ｖ程以及主要元件参数的计算方法，０给实验结果验
・
７・０
科技论坛
基于ＴＳｔｈ的反激式开关稳压电源设计ＯＰｗｉｃ
朱维华谢门喜何利ｓ（、１北方＿．大学，ｖ，－ｋ１北京２１０２苏州大学城市轨道交通学院。１１０、江苏苏州２５２１０１３北京市京能电源技术研究所有限公司，、北京１０７）００５
证了设计的正确性。关键词：关电源；ＯＰｗｔ；激式；续工作模式开ＴＳｉｈ反ｃ连１概述
电子产品在使用集成芯片的过程中，必不可少的前提就是要有一个能够提供芯片正常工作的直流稳压电源。直流电源的稳定程度会直接影响到集成芯片的工作状态，因此在电子产品设计开发时必须要寻找一个稳定可靠的直流电源作为辅助电源。美国Ｐ公司生产的ＴＰｗｔＩＯＳｉｈ系列芯片，ｃ是集金属氧化物半导体场效应管（ＳＥ）ＭＯＦＴ与其控制电路于一体，并具有自动复位、／过欠压保护、电流保护和过过热保护等功能，拓扑电路比较简单，基于该芯片设计开关电源可以简化设计过程，缩短开发周期。介绍了利用该系芯片构成了反激式开关电源设计思路与主要参数的计算方法，并通过实验验证了设计的正确性。

基于 Tiny Switch 的单片反激式开关电源

摘要电源是各种电子设备不可或缺的组成部分，是一切电子设备正常工作的前提条件，其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作。

在直流稳压电源中，目前主要分为线性串联稳压电源和开关稳压电源两大类。

开关电源被誉为高效节能电源，现已成为稳压电源的主流。

它的优点是电源效率高，高可靠性，体积小，重量轻。

单片开关电源集成电路的出现为开关电源集成化、智能化发展提供了条件，并成为开关电源发展的主流方向。

本文以《LED照明产品功率变换与数据控制一体化技术的研发及产业化应用》项目为应用背景，具体阐述了系统供电电源的设计与制作过程，是实际生产应用中的电子产品设计与研制。

系统所需电源分为两部分，一是直接对交流市电进行变换得到直流高压输出，给LED 灯具供电；二是需要两路独立的直流稳压5V输出，给控制单元和数据线供电。

该电源主电路采用反激式变换器电路，利用TinySwitch-II系列微型单片开关电源集成控制芯片设计的小功率开关电源。

单片开关电源具有设计流程简单，外围元件数目少等优点。

本文首先简单概述了开关电源的一部分基础知识，包括开关电源的优点及其发展趋势，然后从整体上介绍了基于TinySwitch-II的反激式单片开关电源的详细设计过程，着重介绍了PI公司的单片开关电源集成电路芯片TNY266 P的性能特点、工作原理及其外围电路设计；选择高频变压器磁芯材料并列出了参数的计算公式；外围电路其他关键元件的选择及其对电路性能的影响；第三章介绍开关电源的EMC问题，并提出了针对的设计措施，还提出了开关电源PCB设计时必注意的问题。

最后得制作了整机电源，并进行调试与改进。

关键词：开关电源，TinySwitch-II，高频变压器，电磁兼容；目录摘要 (i)第一章前言 ......................................................................................................................................................... - 1 -1.1开关电源 ................................................................................................................................................. - 1 -1.1.1开关电源与线性电源 .................................................................................................................. - 1 -1.1.2开关电源的分类 .......................................................................................................................... - 1 -1.1.3反激式开关电源工作原理及工作方式....................................................................................... - 2 -1.1.4开关电源的发展趋势 .................................................................................................................. - 3 -1.2.本课题的来源和现实意义 ..................................................................................................................... - 4 -1.2.1.课题来源 ...................................................................................................................................... - 4 -1.2.2.项目介绍 ...................................................................................................................................... - 5 - 第二章基于TinySwitch-II的单片反激式开关电源设计............................................................................... - 6 -2.1 TNY266P控制电路 .............................................................................................................................. - 7 -2.1.1 TinySwitch-II系列的单片开关电源工作原理......................................................................... - 7 -2.1.2 应用TNY266P时需要考虑的几个问题................................................................................. - 9 -2.2 高频变压器的设计 .............................................................................................................................. - 11 -2.2.1 高频变压器概述 ....................................................................................................................... - 11 -2.2.2 反激式变压器设计 ................................................................................................................... - 11 -2.3 电容器的选择 ...................................................................................................................................... - 12 -2.3.1 滤波电容器的选择 ................................................................................................................... - 13 -2.3.2 X、Y 电容................................................................................................................................. - 13 -2.4 反馈电路设计 ...................................................................................................................................... - 14 -2.4.1 配LM431 的光耦反馈电路 ................................................................................................... - 14 -2.5 外围电路中其他关键元器件的选择 .................................................................................................. - 15 -2.5.1 压敏电阻 ................................................................................................................................... - 15 -2.5.2 热敏电阻 ................................................................................................................................... - 15 -2.5.3 肖特基二极管 ........................................................................................................................... - 16 - 第三章单片开关电源的电磁兼容(EMC)设计................................................................................................ - 17 -3.1 电磁兼容简介 ...................................................................................................................................... - 17 -3.1.1 电磁兼容简介 ........................................................................................................................... - 17 -3.1.2 电磁兼容设计 ........................................................................................................................... - 18 -3.2 单片开关电源的EMC设计 ............................................................................................................. - 18 -3.2.1 开关电源EMI 产生机理[ 11] [12 ] ........................................................................................ - 18 -3.2.2 EMC设计措施......................................................................................................................... - 19 -3.3 PCB 设计.............................................................................................................................................. - 21 -3.3.1 PCB 设计应考虑的一般性问题............................................................................................... - 21 -3.3.2 符合相关安规标准及EMC标准 .......................................................................................... - 21 - 第四章电源整机测试与改进 ........................................................................................................................... - 23 -4.1 开关电源的主要技术参数 .................................................................................................................. - 23 -4.1.1 电压调整率 ............................................................................................................................... - 23 -4.2 输出纹波及噪声测试 .......................................................................................................................... - 24 - 第五章结论 ....................................................................................................................................................... - 25 - 参考文献 ............................................................................................................................................................. - 26 - 致谢 ..................................................................................................................................................................... - 27 -第一章前言电源是各种电子设备不可或缺的组成部分，是一切电子设备正常工作的前提条件，其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠接地工作。

基于TOPSwitch的开关电源设计

基于TOPSwitch的开关电源设计TOPSwitch是一种高性能开关电源集成电路，被广泛用于各种电子设备中。

本文将介绍基于TOPSwitch的开关电源设计。

开关电源是一种将交流电转换为直流电的设备，具有高转换效率、体积小、重量轻和稳定性好等优点。

而TOPSwitch是一个集成了开关管、调制器、电流检测和保护电路的芯片。

其独特的设计可以实现高效能、高可靠性、低成本和紧凑尺寸。

首先，在进行开关电源设计之前，我们需要明确设计的需求和目标。

比如输出电压、输出电流、效率要求、稳定性要求等。

这些因素会直接影响到电源设计的参数选择和电路设计。

其次，确定所需的输入电压范围和输出电压范围。

TOPSwitch支持宽输入电压范围，所以我们可以根据实际需求选择合适的输入电压范围。

接下来，选择合适的电感和电容。

电感和电容是开关电源中非常重要的元件，能够存储和释放能量。

在TOPSwitch设计中，电感的选择要根据输入和输出电压以及预期的输出电流来确定。

而电容的选择则需要考虑输入电压的纹波、输出电压的稳定性和输出电流的需求。

在电路设计方面，我们需要根据TOPSwitch的数据手册来设计输入滤波电路、整流电路、开关管控制电路、输出滤波电路等。

这些电路的设计需要考虑到输入和输出电压的稳定性、电流的保护，以及电流和电压的控制等。

在设计过程中，还需要注意热管理。

由于开关电源会产生一定的热量，所以我们需要设计散热器来散热，以确保电源的正常运行和使用寿命。

最后，我们需要对设计的开关电源进行测试和验证，以确保其满足设计要求和性能指标。

测试内容包括输入输出电压的稳定性、效率、温度、波形和电流等。

综上所述，基于TOPSwitch的开关电源设计需要综合考虑输入输出电压、电流、效率、稳定性和保护等因素，并按照数据手册的要求设计合适的电路和元件。

通过测试和验证，确保设计的开关电源满足设计要求和性能指标。

TOPSwitch的独特设计和高性能使其成为一种理想的选择，被广泛应用于各种电子设备中。

利用TOP Switch设计的开关电源剖析

利用TOP Switch设计的开关电源TOP Switch（Three Terminal Off－line PWM Switch）是PI（Power Integration）公司最先研制成功的三端隔离式脉宽调制单片开关电源集成电路，其第一代产品以1994年问世的TOP100/200系列为代表，第二代则是1997年推出的TOP－Ⅱ（221～227）系列，而新推出的TOP－GX系列（24X），除了功率继续有所增大之外，更是在前两代产品的基础上增加了不少功能，故可以看作第三代产品。

本文以其第一、二代产品为例，介绍其特点、原理及应用。

2 TOP Switch集成芯片介绍2.1 特点与优点TOP Switch将MOSFET与整套PWM控制系统集成在一个单片集成器件内，内部包含了MOSFET、PWM发生器、驱动电路、自动偏置电路、保护电路、高压启动电路和环路补偿电路等。

由于它已经将电路各个功能部分都集成在片子内部，所以与常规的分立元件组成的电路相比，它有着以下明显优势。

1)电路结构简单，效率高。

它只有三个输出控制端，利用简单的外围器件就可以完成一个开关电源的控制功能，使电路结构得以简化，体积减小，提高可靠性。

并且把驱动和开关器件集成在一个片子内部，有利于提高效率和功率密度。

2)TOP Switch内部有一个高压小容量的N－MOSFET输出管，该管具有导通电阻小、导通速度可以控制等特点，因而可以减小开关电压变化率，进而减小EMI。

2.2 外部封装和引脚功能前两代产品都采用图1所示的TO－220或DIP/SMD－8的封装形式。

其中，后者可以根据引脚功能而简接成同TO－220封装一样的3个引脚的形式，即只有D（漏极）、S（源极）和C（控制极）简接成同TO－220封装一样的3个引脚的形式，即只有D（漏极）、S（源极）和C（控制极）三个功能引脚。

基于TOPSwitch_II的单片开关电源设计

C11两端电压不能突变 , 使得 TL 431 阴阳极电压为 0 , TL 431 不工作。随着整流滤波器输出电压逐渐升高并
= 0. 53 , 其中 UD S (on) 是 TOPS2
w itch 2II导通期间漏极 2 源极的平均电压值 , 取 10 V。
变换器原边的平均输入直流电流 IAV G =
2
收稿日期 : 2007 2 08 2 15 作者简介 : 张小华 ( 1979 2) ,男 , 2005 级硕士研பைடு நூலகம்生 ,研究方向 : 高频软开关电源。
为 PC40 ,在 100 ℃ 时饱和磁通密度 B s≈ 390 mT 。・43・
[2]
通信电源技术
2008 年 1 月 25 日第 25 卷第 1 期
1 基于 TO P222Y 的四路输出开关电源设计
图 1 是选用 TOPSw itch 2II系列产品 TOP222 Y 设计的三端单片开关电源电路。性能指标是 : 输入电压为 AC 85 ～265 V; 输出分为主输出 : + 5 V / 0. 8 A; 辅助输出 + 12 V / 0. 2 A , + 15 V / 0. 1 A , - 15 V / 0. 1 A。它采用反激式功率变换电路 , 对多路输出的负载有较好的自动平衡能力 ,其电路中的变压器可同时实现直流隔离、能量存储和电压转换的功能 ,不需要额外的电感来存储能量并作为输出脉宽调制波形的低通滤波器。所以磁性元器件数目较少 ,成本低廉。 1. 1 高频变压器设计选 E I2 25 磁芯 ,其磁芯截面积 A e = 41 mm ,其材质
D esign of Single 2 Chip Sw itching Mode Power Supp ly B ased on TO PSw itch 2II

基于TOPSwitch-Ⅱ的小功率开关电源设计概要

基于TOPSwitch-Ⅱ的小功率开关电源设计摘要单片开关电源自20世纪90年代中期问世以来，便显示出强大的生命力，并以其优良的特性倍受人们的青睐。

TOPSwitch-II器件为三端单片开关电源,是一种将PWM和MOSFET合二为一的新型集成芯片。

与普通线性稳压电源相比其优点为体积小、重量轻,并且密度高、价格低;采用它制作高频开关电源,不仅简化了电路,同时可以改善电源的电磁兼容性能,且降低了制作成本。

目前，它已成为开发国际通用的高效率、小功率开关电源的优选，也为新型开关电源的推广和普及创造了条件。

此次设计用TOP222Y型三段单片机来控制，具有单片集成化、最简外围电路、最佳性能指标、无工频变压器、能完全实现电气隔离等特点，配合带稳压管的光耦合器，能将交流转换成直流稳压输出，该电路简单，稳定性能好，成本低。

关键词：开关电源、TOPSwitch-Ⅱ、光耦合目录第一章概述....................................................................................................... - 3 -1.1 开关电源工作原理................................................................................... - 3 -1.2 TOPSwitch简介....................................................................................... - 3 -1.3 开关电源的发展....................................................................................... - 6 -1.4 开关电源基本拓扑结构........................................................................... - 7 -1.4.1 反激式变换器................................................................................. - 7 -1.4.2 正激式变换器............................................................................... - 10 -1.4.3 半桥式变换器............................................................................... - 11 -1.4.4 全桥式变换器............................................................................... - 12 - 第二章TOPSwitch-Ⅱ的结构和原理及型号确定过程..................................... - 13 -2.1 TOPSwitch-Ⅱ的结构及原理................................................................. - 13 -2.2 基于TOP222Y芯片小功率反激式开关电源的设计 .......................... - 18 - 第三章各电路模块的设计................................................................................. - 20 -3.1 EMI滤波器……………………………………………………...……..- 20 -3.2 输入整流桥的选择…………………………………………...………. - 20 -3.3 频变压器的设计……………………………...….…………………..- 20 -3.3.1 变压器的分类 ................................................................................... - 24 -3.3.2 高频变压器的工作原理...................................................................... - 24 -3.3.3 开关电源高频变压器的参数计算........................................................ - 25 -3.3.4 高频变压器的绕制 ............................................................................ - 27 -3.3.5 高频变压器绕制的注意事项....................................................... - 28 -3.3.6 反激式开关电源变压器绕制示意图................................................. - 28 -3.3.7 减小高频变压器的漏感……………………………………..…- 28 -第四章电路各模块的参数计算......................................................................... - 32 -4.1 EMI整流滤波电路元件的参数计算 ....................................................... - 32 -4.2 PC817光电耦合器与TL431外围器件参数计算................................... - 32 -4.3 TL431的取样电阻计算............................................................................ - 34 - 第五章仿真......................................................................................................... - 35 -5.1 仿真软件简介........................................................................................... - 35 -5.2开关电源设计总原理图............................................................................ - 36 -5.3 PSIM仿真图 ............................................................................................. - 37 - 第六章设计总结................................................................................................... - 38 - 参考文献................................................................................................................. - 42 -第一章概述1.1开关电源工作原理开关直流稳压电源是基于方波电压的平均值与其占空比成正比以及电感、电容电路的积分特征而形成的。

基于TOP Switch LED开关电源设计课程设计

基于TOP Switch LED开关电源设计摘要开关电源以其低功耗、高效率、体积小、重量轻、稳压范围宽等优点受到人们亲睐，在通信设备、数控装置、仪表仪器等各种电子电气设备中得到广泛应用。

TOP系列芯片由美国PI公司（美国功率公司）生产，是一款专门为开关电源设计提供设计支持的集成芯片，TOP系列芯片具有集成度高、性价比高、外围电路简单、性能指标稳定以及构成高效率无工频变压器隔离式开关电源的优点。

目前以及被广泛用作小功率开关电源、精密开关电源和电源模板的优选集成电路。

LED被称为第四代光源，具有节能、安全、环保寿命长、低功耗、高亮度、光束集中、维护简便等特点，广泛用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明等领域。

TOP253EN芯片专门提供输出43W以下的电源方案，论文针对TOP253EN的特性，对外围电路进行相关设计，使设计电源能稳定输出12V,1.67A为LED持续供电。

关键词：开关电源 LED TOP Switch 直流反激式目录前言第一章：绪论1.1课题研究现状1.2 课题研究意义及发展前景1.3章节分配第二章：LED开关电源简介第三章：基于TOP Switch LED开关电源的总体设计3.1设计要求3.2 总体设计流程图3.3 器件选择3.4 TOP253EN芯片性能特点第四章：LED开关电源各电路设计4.1整流滤波电路设计4.2 变压器设计4.3输入整流电路设计4.4 反馈电路设计4.5 对阻断二极管的选择4.6开关电源原理图绘制第五章：安全性能分析5.1电源散热与效率5.2安全分析第六章：总结6.1 开关电源干扰来源分析6.2开关电源抑制干扰措施分析致谢参考文献第一章绪论1.1课题研究现状半导体照明技术的开发研究引起了全球研究机构和企业的重视，国外共近有约200家机构参与GaN器件，材料和设备的研发。

近300所大学和研究所参与GaN的研发。

目前，功率型白光LED光视效能（发光效率）100lm/W,研究水平达到160lm/W.经过技术发展和市场竞争，世界主要LED厂商已经形成各种的特色。

基于TOPSwitch及PI Expert的单端反激式开关电源设计

基于TOPSwitch及PI Expert的单端反激式开关电源设计0 引言开关电源以其小型、轻量和高效率的特点，被广泛地应用于各种电气设备和系统中，其性能的优劣直接关系到整个系统功能的实现。

开关稳压电源有多种类型，其中单端反激式开关电源由于具有线路简单，所需要的元器件少，能够提供多路隔离输出等优点而广泛应用于小功率电源领域。

传统的单端反激电源一般由PWM控制芯片(如UC3842)和功率开关管(频率较高时一般使用MOSFET)组成，PWM芯片控制环路设计复杂，容易造成系统工作不稳定，功率开关管有时需要外加驱动电路。

另外，反激变压器的设计也是一个难点，其往往导致电源设计周期延长。

随着PI公司生产的以TOPSwitch为代表的新一代单片开关电源的问世，以上诸多问题都得到了很好的解决。

应用TOPSwitch设计开关电源，不仅器件更少，结构更简单，发热量更少，工作更可靠，而且与之配套的软件设计平台Pl Expert使得变压器的设计也变得异常容易。

两者结合已成为一种高效的开关电源设计方案。

本文以一个具体的设计实例，洋细阐述了如何应用TOPSwitch及PI Expert进行开关电源没计，并通过试验进行了验证。

1 单端反激电源基本工作原理单端反激式开关电源的基本本作原理比较简单。

采用基本反馈电路的基于TOPSwitch的单端反激电路如图l所示，其中变压器T1具有能量存储、原副边隔离和电压转换三种作用。

TOPSwitch开通时副边整流二极管D2截止，此间输出负载的能量由C1提供；TOPSwitch关断后,变压器磁心中的磁通减少,副边绕组电压极性反向，整流二极管开始导通,存储在变压器中的能量输送给负载，同时补充C1先前减少的能量。

根据变压器原边电流是否减小到零，可以将单端反激式开关电源分为断续和连续两种工作模式。

不同工作模式对整个电源的效率以及相关参数的选择都有一定影响。

2 TOPSwithch及PI Expert简介TOPSwitch系列单片开关电源是美国Power Integrations(PI)公司开发的新型开关电源芯片，其将离线式开关电源所必需的各种功能模块都集成到一块芯片上，包括高压功率场效应管MOSFET、PWM控制器、高频振荡器、高压启动偏置电路、基准电压、误差放大器、用于环路补偿的并联偏置调整器以及各种保护电路等。

TOPSwitch组成单端反激式开关电源的设计流程图

TOPSwitch组成单端反激式开关电源的设计流程图TOPSwitch是内含高压功率MOSFET开关管的单片复合IC器件，它包含所有的模拟和数字控制电路，能完成隔离变压、调整稳压、自动保护等开关电源需要的全部功能。

由于IC外部元器件很少，因此它能大为简化电源的设计。

又因它的开关频率高达100KHz，从而能明显缩小电源变压器的尺寸，并且允许使用更小的储能元件。

当电网电压为85-265 时其输出功率功率可达50W，当电网电压为195-265 时，输出功率则达100W。

设计一台单端反激式离线开关电源，涉及到电气工程的许多方面：模拟电路和数字电路的结构，双极管和MOS功率管器件的特征，磁性材料的考虑，热温升的散发，过流和过压的安全防护，控制回路的稳定性能等。

这就提出了一个巨大的挑战：它的设计涉及到需要综合协调的许多可变因素。

正是由于TOPSwitch的高度集成化，才使得这项设计任务被大大地简化。

因为它有效的缩减了设计变数项目，并且建立了IC内部回路的稳定性，所以发展成为一种简单的逐步设计方法，使之容易遵循参照，并指引读者从TOPSwitch的设计流程图中，快速的得到较满意的结果。

一台开关电源的设计，本质上是一件把许多变数调节到最佳值的反复过程。

它的设计方法大体上可有下述三部分：一是完整的设计流程图，二是简明扼要的设计步骤，三是深化的数据信息处理。

在构思阶段的流程图，是做成一个框图来提供全局的概貌，并指出完整的设计步骤。

该逐步设计程序是设计方法的一种简化模式，在执行程序阶段，他自始至终指导读者如何按给定的电源系统指标要求和规范，运用经验规则，查阅表格和简化的图示项目，来完成所需的TOPSwitch反激式电源的设计在优化最佳数据和信息的过程中，可利用关键的基本工作数据作为设计指南，例如一些方程式和导向图标等。

在以上三者之间，它们提供了前后相互参照的内容，让读者能开阔思路，在给定的阶段执行有关程序，实现最佳参数，这有利于深入理解和进一步优化数据。

基于TOPSwitch超宽输入隔离式稳压开关电源设计

基于TOPSwitch超宽输入隔离式稳压开关电源设计引言开关电源(Switching Power Supply)自问世以来，就以其稳定、高效、节能等优良性能而成为稳压电源的主要产品。

而高度集成化的单片开关电源，更是因其高性价比、简单的外围电路、小体积与重量和无工频变压器隔离方式等优势而成为稳压电源中的佼佼者。

随着各种不同的单片开关电源芯片及其电路拓扑的应用和推广，单片开关电源越来越体现出巨大的实用价值和美好前景。

但是，TOPSwitch通常允许的输入电压变化范围为120～370V，本文尝试用它制作更宽输入电压变化范围(80～550V)的稳压电源。

实验结果证明是很成功的。

芯片结构及稳压原理近十几年来，美国电源集成公司(PI)、摩托罗拉公司(Motorola)、意-法半导体公司(SGS-Thomson)、美国Onsemi公司等相继推出了TOPSwitch，MC，L4970，NCP1000等不同系列的单片开关电源产品。

由于TOPSwitch系列产品性能稳定，价格实惠，故本文选择该系列中的一种芯片为核心设计制作了一种输入范围极宽的稳压电源。

该电源输入直流电压范围为80～550V，输出直流电压20V，输出功率20W。

TOPSwitch不论是三脚封装，还是DIP-8或SMB-8封装，其实质都是三端器件，分别为控制端C(Control)、源极S(Source)、漏极D(Drain)。

控制端的主要作用是，根据其电流Ic来自动调节占空比，当Ic变化时，占空比就在一定范围内变化。

源极S与芯片内部功率MOS管源极相连，并作为初级电路的公共地。

漏极D与芯片内部功率MOS管的漏极相连。

TOPSwitch主要包括控制电压源、高压电流源、关断/自动重启动电路、并。

TOPSwitch单端反激式开关电源设计

第二节TOPSwitch组成单端反激式开关电源的设计流程图TOPSwitch是内含高压功率MOSFET开关管的单片复合IC器件，它包含所有的模拟和数字控制电路，能完成隔离变压、调整稳压、自动保护等开关电源需要的全部功能。

由于IC 外部元器件很少，因此它能大为简化电源的设计。

又因它的开关频率高达100KHz，从而能V时明显缩小电源变压器的尺寸，并且允许使用更小的储能元件。

当电网电压为85-265ACV时，输出功率则达100W。

其输出功率功率可达50W，当电网电压为195-265AC设计一台单端反激式离线开关电源，涉及到电气工程的许多方面：模拟电路和数字电路的结构，双极管和MOS功率管器件的特征，磁性材料的考虑，热温升的散发，过流和过压的安全防护，控制回路的稳定性能等。

这就提出了一个巨大的挑战：它的设计涉及到需要综合协调的许多可变因素。

正是由于TOPSwitch的高度集成化，才使得这项设计任务被大大地简化。

一台开关电源的设计，本质上是一件把许多变数调节到最佳值的反复过程。

它的设计方法大体上可有下述三部分：一是完整的设计流程图，而是简明扼要的设计步骤，三是深化的数据信息处理。

在构思阶段的流程图，是做成一个框图来提供全局的概貌，并指出完整的设计步骤。

基于TinySwitch—II的双路隔离输出开关电源设计

２ＧｕｎｚｏｏｎｘＤｉｐａＦｃｎｌｇ．ｄ．ａｇｈｕＪｉｍａｓｌｙｅｈｏｏｙＣｏＬｔ．，Ｇｕｎｚｏ２５，Ｃｈｎ）ａｇｈｕ５７１０ｉａ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：ＴｈｒｓａｎｅｏｕｌｉｏａｅＸ；ｐｗｅｕｐｙｉｅｔｉｃａｉｎ．ＦｒｔｅｍｕｔｐｅｉｏａｅｕｐｔｅｅｉｅｄｆｒｄａｓｌｔｄＩｏｒｓｐｌｎｃｒａｎｏｃｓｏｓｏｈｌｌｓｌｔｄｏｔｕｉ
ｔｎｎｈｓｔｏｓｗｈｃａｅｕｅｒｏｏｉ．ａｄｔｏｅｍｅｈｄｉｈｃｎｂｓｄａｅｔｏｃｍｐｅ．ＩｈｓｐｐｒｉｄｏｕｌｓｌｔｄｏｔｕＷｏｒｓｔ — ｏｌｘｎｔｉａｅ．ａｋｎｆａｉｏａｅｕｐｔｌｄＯｐｗｅｗｉｃ
ｓｔｈｎｄｏｒｓｐｌ，ｔｅｍｅｈｄｓｄｉｏ－ｓｌｔｄｏｔｕｉｕｔａ＇ｂｓｄｔｗｉｃｉｇｍｏｅｐｗｅｕｐｙｈｔｏｓｕｅｎｎｎｉｏａｅｕｐｔｃｒｉｓｃｎｔｅｕｅＯｉｒｖｈｉｃｏｓｒｇｌ — ｃｍｐｏｅｔｅｒｒｓ — ｅｕａ
ｈｎｄｏｒｓｐｌａｅｎＴＮＹ２４ｉｄｓｇｅｉｇｍｏｅｐｗｅｕｐｙｂｓｄｏ６ｓｅｉｎｄ，ａｄｔｅｌｅｒｒｇｌｔｒｉｕｅｎｔｅａｘｌｒｉｕｔｔｍｐｏｅｎｈｉａｅｕａｏｓｓｄｉｈｕｉａｙｃｒｉｏｉｒｖｎｉｃｔｅｃｏｓｒｇｌｔｎｈｒｓｅｕａｉ．Ｔｈｅｉｎｉｅｓｎｉｌ，ａｄｔｅｄｔｉｄｄｓｇｆｔｅｈｇ —ｒｑｅｃｒｎｆｒｅｓｐｅｅｔｄｏｅｄｓｇａｙａｄｓｍｐｅｎｈｅａｌｅｉｎｏｈｉｈｆｅｕｎｙｔａｓｏｍｒｉｒｓｎｅ．ｓｅＴｈｅｔｒｓｌｓｓｏｔａｈｓｓｔｈｎｄｏｒｓｐｌａｏｄｃｐｂｌｙｉｏｔｇｅｕａｉｎａｄｌａｅｕａｉｎｅｔｓｅｕｔｈｗｈｔｔｉｗｉｉｇｍｏｅｐｗｅｕｐｙｈｓｇｏａａｉｔｎｖｌａｅｒｇｌｔｏｎｏｄｒｇｌｔ．ｃｉｏ

基于TOP_Switch-FX的机顶盒电源设计

基于TOP_Switch-FX的机顶盒电源设计SHANDONGＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ毕业设计说明书基于TOP Switch-FX的机顶盒电源设计学院：电气与电子工程学院专业：电子信息工程学生姓名：学号：指导教师：2011 年 6 月中文摘要摘要电源是将各种能源转换成为用电设备所需电能的装置，是所有靠电能工作的装置的动力源泉。

直流开关电源是一种由占空比控制的开关电路构成的电能变换装置，用于交流—直流或直流—直流电能变换，通常称其为开关电源（Switched Mode Power Supply-SMPS）其功率从零点几瓦到数十千瓦，广泛用于生活、生产、科研、军事等各个领域。

开关电源因具有体积小、重量轻、效率高、发热量低、性能稳定等优点而逐渐取代传统技术制造的连续工作电源，被誉为高效节能电源，现己成为稳压电源的主导产品。

开关电源是采用全控型电力电子器件作为开关，利用控制开关的占空比来调整输出电压，主电路采用多路输出单端反激变换器结构，采用控制芯片TOP233Y实现电压电流双闭环控制，采用PC817、TL431等专用芯片以及其他的电路元件相配合作为反馈电路，使设计出的开关电源具有自动稳压功能。

系统工作频率在50kHZ，输出6路隔离的电压。

关键词：开关电源，反激式变换器，高频变压器，TOP233YAbstractPower is a device to convert various energy into electric energy. It is the sources of all equipment work by electric. DC switching power supply is a switch circuit controlled by duty ratio. It is used for AC-DC or DC-DC transform and is often called Switched Mode Power Supply(SMPS). Its power varies from a few watts to tens of kilowatts and is widely used in daily life, production, scientific research, military and other fields. With small size, light weight, high efficiency, low heat and stable performance, switching power supply is known as energy efficient power supply, which has become the leading products of regulator.The inverter is composed of flyback converter circuit, high frequency transformer and control circuit. The high-frequency technique makes it possible for the power converter to be compact and light weight. We use TOP233Y as the control chip. To regulate the output voltage automatically, we use PC817, TL431 and other circuit elements match as a feedback circuit. The protection circuits are designed. The frequency of system is 50kHz and it has 6 isolated output voltage.Keywords: switching power supply, flyback converter, high-frequency transformer, TOP233YII目录摘要 (I)ABSTRACT ...................................................................................................................... I I 目录 ............................................................................................................................... I II 第一章引言.............................................................................................................. - 1 - 1.1 课题的背景和意义.................................... - 1 - 1.2 开关电源的发展 ......................................................................... - 2 -1.2.1 开关电源的发展史................................ - 2 -1.2.2 开关电源的技术追求和发展趋势 ....................................... - 3 - 1.3 开关电源的技术动态和要点 ...................................................... - 5 - 1.4 本课题的主要研究内容.............................................................. - 6 -第二章 PWM开关电源的原理...................................................... 错误！未定义书签。

TopSwitch GX 开关稳压电源设计

湖南工程学院课程设计课程名称电力电子技术课题名称TopSwitch GX 开关稳压电源设计专业自动化班级0902班学号姓名指导教师赵葵银2011年12月19日湖南工程学院课程设计任务书课程名称：电力电子技术题目：TopSwitch GX开关稳压电源设计专业班级：自动化学生姓名：学号：指导老师：赵葵审批：任务书下达日期 2011年 12月 19日设计完成日期 2011年 12月 30日设计内容与设计要求一．设计内容：1．电路功能：1）电网工频交流先整流为固定直流，通过功率变换（高频逆变）得到20~50KHz的高频交流，再经高频整流与滤波，得到所需的直流；2）电路由主电路与控制电路组成，主电路主要环节：工频整流滤波、功率变换（高频逆变）、高频整流滤波。

控制电路主要环节：脉冲发生电路、topswitch GX控制芯片、电压电流检测单元、驱动电路。

3）功率变换电路中的高频开关器件采用IGBT或MOSFET。

4）系统具有完善的保护2. 系统总体方案确定3. 主电路设计与分析1）确定主电路方案2）主电路元器件的计算及选型3）主电路保护环节设计4. 控制电路设计与分析1）检测电路设计2）功能单元电路设计3）触发电路设计4）控制电路参数确定二．设计要求：1．用TopSwitch GX系列控制芯片产生脉冲2．设计思路清晰，给出整体设计框图；3．单元电路设计，给出具体设计思路和电路；4．分析所有单元电路与总电路的工作原理，并给出必要的波形分析。

5．绘制总电路图6．写出设计报告；主要设计条件1．设计依据主要参数电源性能指标为：输出电压为12V，输出功率为30W，输出纹波不大于50mVpp，输入电压范围为85～265V交流，环境温度为50℃，满载时可达到标称效率80％。

2. 可提供实验与仿真条件说明书格式1．课程设计封面；2．任务书；3．说明书目录；4．设计总体思路，基本原理和框图（总电路图）；5．单元电路设计（各单元电路图）；6．故障分析与电路改进、实验及仿真等。

TOPSwitch_GX单片开关电源的设计

1芯片的选择要求输入为交流宽范围电压（85～265V ）、输出电压Uo 为+12V 、输出功率Po 为30W 、效率>80%。

根据查表得出：TOP244U o =+12V η=78.5%P D =2.7W（P D 为芯片功耗）TOP245U o =+12V η=80.5%P D =2.0W TOP246U o =+12V η=81.6%P D =1.5W据此参数并考虑到芯片的功耗及散热因素，决定采用TOP246Y （如果空间较大，散热条件较好也可采用TOP245，价格要低一点）。

2变压器的选择高频变压器是储存和传递能量的主要部件，它的好坏直接影响电源的性能。

根据设计软件提供选择E25/13/7其参数为S J =0.52cm 2，b =15.3mm ；EEL25其参数为S J =0.404cm 2，b=22mm ，此数据在下面的迭代运算中再确定采用哪一种符合要求。

采用反激式变压器，开关频率为132kHz ，首先确定U OR 、U Imin 、U B 、U DS(ON)。

U OR 为初级感应电压，在通用输入电压下取135V 、U Imin 为直流输入最小值，一般取90V 、UB 为钳位电压，取200V 、U DS(ON)为功率开关管导通时的压降，取10V 。

反激式的最大占空比D max 是出现在最小输入电压（U Imin ）时。

3参数验证3.1验证D max把以上数据代入式（1）可得出占空比D max =62.6%，TOP246的D max =63%,在范围中。

D max =U ORU OR +U Imin -U DS(ON)×100%（1）3.2验证I p先确定K RP ，K RP =I R /I P 。

一般取K RP 在0.4～1之间，这里取K RP =0.55。

由式（2）得出输入电流的平均值I AVG =0.419A 。

由式（3）得出I P =0.933A ，芯片给出的I p =0.95A 在允许范围内。