基于TOP244Y的开关电源设计
TOP244Y单片开关电源原理及维修技巧
TOP244Y单片开关电源原理及维修技巧作者：刘宜新来源：《电子技术与软件工程》2016年第13期摘要本文首先概述了TOP244Y单片开关电源的基本工作原理，接着根据本人多年的维修实践经验，详细介绍了针对此电路的维修技巧，最后通过以TOP244Y单片开关电源维修实例进行剖析，进一步说明TOP244Y开关电源的具体维修技巧及故障的处理。
【关键词】开关电源 TOP244Y单片开关电源原理故障维修技巧开关电源又被称为高效节能电源，它不仅效率高，可达到80﹪-90﹪，而且去掉了笨重的工频变压器，它是利用体积很小的高频变压器来实现电压变换及电网隔离，这样为家用电器的小型化、轻型化奠定了坚实的基础。
采用TOP244Y单片开关电源用途非常广泛，很多民用家用电子产品都采用了此种电路方案，因此家电维修人员很有必要掌握TOP244Y单片开关电源的维修方法。
1 TOP244Y开关电源工作原理分析该开关电源芯片内含脉宽调制器、功率场效应管、自动偏置电路、保护电路。
再配合外部的一次整流滤波电路、、取样比较反馈电路、二次整流滤波电路等部分就组成了一个完整的单片开关电源。
其电路原理如附图所示，以下分别进行分析：1.1 TOP244Y芯片各引脚功能TOP244Y是一款集成式开关电源芯片，它将脉冲宽度调制（PWM）控制系统的全部功能集成到芯片中，其功能引脚如图1所示，各脚功能如下：1.1.1 漏极（D）引脚高压功率MOSFET的漏极输出，通过内部开关高压电流源提供启动偏置电流。
1.1.2 控制（C）引脚误差放大器及反馈电流的输入脚，用于占空比控制。
当控制引脚电压VC接近5.8 V时，控制电路被激活并开始软启动。
当出现开环或短路等故障而使外部电流无法流入控制引脚时，控制引脚上的电容开始放电，达到4.8 V时激活自动重启动电路而关断MOSFET开关管的输出，使控制电路进入低电流的待机模式。
同时该脚也是脉宽调制器电流反馈的控制脚，其占空比与流入控制脚超过芯片内部消耗所需要的电流成反比，实现脉宽调制。
基于top222y的单片开关电源的设计 (1)
百度文库- 让每个人平等地提升自我！摘要采用PWM控制器和MOSFET功率开关一体化的集成控制芯片是新一代开关电源设计的重要特点和趋势。
本文介绍了三端PWM/MOSFET二合一集成控制器件TOPSwitch 系列的工作原理及其在开关电源设计中的应用，同时也介绍了与TOPSwitch相匹配的高频功率变压器的设计。
其中， PWM控制器和变压器的设计是开关电源设计的关键。
在研究了单片开关电源的工作原理基础之上，采用TOP222Y芯片设计了输出为5V/2A 小功率单片式开关电源电路及高频变压器；并对电路中的一些元器件的参数进行了计算和选择。
该电路基本能满足设计的要求。
通过毕业设计，即巩固了所学的知识，又得到了一次实践的锻炼。
关键词：开关电源、脉宽调制、TOP222Y目录第一章 序言 01.1 开关电源的发展 01.2 单片开关电源芯片及应用［1］ 0第二章 单片开关电源工作原理 (2)2.1开关电源的工作原理 (2)2.2 单片开关电源的工作原理 (3)第三章 基于TOP222Y 单片开关电源的设计 (5)3.1 TOP222Y 的工作原理［2］ (5)(1)控制电压源:控制电压Uc 能向并联调整器和门驱动极提供偏置电压，而控制端电流Ic 则能调节占空比。
控制端的总电容用Ct 表示，由它决定自动重起动的定时，同时控制环路的补偿，Uc 有两种工作模式，一种是滞后调节，用于起动和过载两种情况，具有延迟控制作用；另一种是并联调节，用于分离误差信号与控制电路的高压电流源。
刚起动电路时由D--C 极之间的高压电流源提供控制端电流Ic ，以便给控制电路供电并对Ct 充电。
(6)(2)带隙基准电压源:带隙基准电压源除向内部提供各种基准电压之外，还产生一个具有温度补偿并可调整的电流源，以保证精确设定振荡器频率和门极驱动电流。
(6)(3)振荡器:内部振荡电容是在设定的上、下阈值U H 、U L 之间周期性地线性充放电，以产生脉宽调制器所需要的锯齿波（SAW ），与此同时还产生最大占空比信号(Dmax)和时钟信号(CLOCK)。
一种基于TOP224Y的单片开关电源设计
一种基于TOP224Y的单片开关电源设计
马瑞卿;任先进
【期刊名称】《计算机测量与控制》
【年(卷),期】2007(015)002
【摘要】介绍了一种基于TOP224Y三端离线式PWM集成芯片的反激式开关稳压电源;分析了TOP224Y的特性和工作原理,设计了一款功率20W,输出+15V的单片开关电源,对系统输入整流滤波电路、高频变压器、箝位保护电路、输出整流滤波电路及反馈电路五个部分进行了详细的分析,并按照指标要求,进行了实际参数值计算、器件的选取与电路设计;最后,给出了该电源输出实验波形及整体性能分析;实验证明:该开关稳压电源效率高、纹波小、输出电压稳定,性能优良,适合于仪器仪表的控制用电.
【总页数】4页(P235-237,240)
【作者】马瑞卿;任先进
【作者单位】西北工业大学,自动化学院,陕西,西安,710072;西北工业大学,自动化学院,陕西,西安,710072
【正文语种】中文
【中图分类】TN86
【相关文献】
1.基于单片TOP224Y集成电路的复舍式电源设计 [J], 苏明;马雪岩
2.基于TOP224Y的高性能AC/DC电源设计 [J], 汪海燕
3.利用计算机设计单片开关电源讲座第三讲单片开关电源设计要点及电子数据表格 [J], 沙占友; 庞志峰; 等
4.利用计算机设计单片开关电源讲座第二讲利用计算机设计单片开关电源的方法与步骤 [J], 沙占友; 孟志永; 等
5.利用计算机设计单片开关电源讲座——第一讲单片开关电源设计概述及程序流程图 [J], 沙占友;王彦朋;孟志永
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利用TOP242N的开关电源电路设计[共5篇]
![利用TOP242N的开关电源电路设计[共5篇]](https://img.taocdn.com/s3/m/471718a6d5d8d15abe23482fb4daa58da0111c6d.png)
利用TOP242N的开关电源电路设计[共5篇]第一篇：利用TOP242N的开关电源电路设计利用TOP242N的开关电源电路设计开关电源基于自身的体积小巧和转换效率高的特点已在电子产品中得到了广泛的应用，特别是美国PI公司开发的TOPSwitch系列高频开关电源集成芯片的出现，使电路设计更为标准成熟、简洁便捷。
但该TOPSwitch系列的集成芯片其典型输入电压设计为不高于275V的情况下工作，在工业现场，电网的电压往往受用电负载的变化而变动，特别是负载较大时情况尤其严重，另外现场环境的干扰尖峰也会叠加在输入电压上一起进入电源电路，致使在恶劣环境下正常供电的电源芯片或其它的元件极其容易损坏。
超宽范围输入的电源可在输入80～400V的范围内正常工作，同时也为现场任意采用220V相电压或380V线电压，还是一次高压互感器出来的100V电压，均可直接使用提供了方便。
一、利用了TOP242N设计了一个实用的三路输出的开关电源，其输出分别为5V／0．6A、5V／0．1A、15V／0．15A，电路原理图如图1所示。
要求输入电压范围为交流80～400V，输出总功率约为6W左右。
1)前端电路设计当输入电压要求为AC400V时，考虑输入时电源的波动变化为±15％，则最高输入电压将达到460V左右，此输入电压经整流滤波后，其电压可达650V左右，再考虑加上输出反馈的电压Uor和漏感形成的尖峰电压叠加后其最高电压将超过800V，而该芯片的最高电压为700V，为了保证TOP242能正常安全工作，在设计前端电路时增加了一个MOS管，让MOS管与TOP242串接，并实现与TOP管同步开关来提高整体耐压。
本设计采用的MOS管是IR公司的IRFBC20，其耐压为600V，导通关断时间为几十个ns，这可以大大减少开关损耗。
MOS管的通断由TOP242N控制，这样可以使MOS管和TOP242N 内部的开关管时序保持一致，见图1。
TOP244Y中文资料
®
+ DC OUT -
D
L
CONTROL
TOPSwitch-GX
S X F
C
PI-2632-060200
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Figure 1. Typical Flyback Application.
OUTPUT POWER TABLE
230 VAC ±15%4 85-265 VAC Adapter1 Open Frame2
6.5 W 7W 7W 9W 15 W 15 W 11 W 18 W 20 W 20 W 26 W 24 W 40 W 26 W 55 W 28 W 70 W 30 W 80 W
10 W 14 W 14 W 15 W 23 W 30 W 20 W 28 W 45 W 32 W 60 W 36 W 90 W 43 W 125 W 48 W 155 W 52 W 180 W
Table 1. Notes: 1. Typical continuous power in a non-ventilated enclosed adapter measured at 50 °C ambient. Assumes 1 sq. in. of 2 oz. copper heat sink area for R package. 2. Maximum practical continuous power in an open frame design at 50 °C ambient. See Key Applications for detailed conditions. Assumes 3 sq. in. of 2 oz. copper heat sink area for R package. 3. See Part Ordering Information. 4. 230 VAC or 100/115 VAC with doubler.
基于TOP224Y芯片的单端反激式开关电源
基于TOP224Y 芯片的单端反激式开关电源潘腾，林明耀，李强（东南大学，南京210096）摘要：介绍了一种采用TO P224Y 智能集成芯片实现的开关电源。
根据TO P224Y 的特性给出了单端反激式开关电源的工程设计方法。
对外围电路的设计进行了分析和讨论，并在实验基础上进一步提出了改进电路性能的方法。
关键词：开关电源；脉宽调制／单端反激式中图分类号：TN 86文献标识码：A文章编号：1000-100X （2003）02-0020-03A sw itchi n g Pow er su pp l y of s i n g le-ended fl y back based on TO P224YPAN T en g ，L I N M i n g -y ao ，L I @ian g（S out heast unio ersit y ，n an j in g 210096，C hina ）Abstract ：T h is p a p er p resents a sw itch i n g p ow er su pp l y i n wh ich an i nte lli g ent i nter g rated ch i p na m ed TO P -224Yisused .b ased on t he f eatures o f t he ch i p ，t he p a p er p rovi des a m et hod f or deve lo p i n g a s i n g le-ended fl y back sw itch i n g p ow -er su pp l y .T he des i g n o f t he external circuit is anal yg ed and d iscussed ，a detailed deve lo p i n g m et hod is p ut f or w ard.O n t he bas is o f ex p eri m ental fi nd i n g s ，techn i C ues o f i m p rovi n g p erf or m ances are brou g ht f or w ard.K e y words ：sw itch i n g p ow er su pp l y ；P WM ；s i n g le-ended fl y back1引言随着P WM 技术的不断发展与完善，开关电源以其极高的性价比获得了广泛的应用。
基于TOP222Y的单片开关电源的设计
基于TOP222Y的单片开关电源的设计单片开关电源是一种高效、稳定的电源设计，其使用了一种完整的电源系统，通过将整个开关电源控制电路集成到一个单一的芯片中，大大简化了电路设计和调试的复杂性。
基于top222y的单片开关电源设计可分为以下几个步骤：1.确定输入与输出参数：首先需要确定输入电源的电压范围（AC或DC）以及输出电源的电压和电流需求。
这些参数将对整个设计的选择和校准产生重要影响。
2.选取合适的元件：根据输入和输出参数，可以选择合适的元件，包括电容器、电感、二极管和开关管等。
这些元件的选择将使电源设计能在指定的电压和电流范围内工作。
3.设计供电电路：供电电路是整个单片开关电源设计中非常重要的一部分，它将提供电源稳定的输入电压以及必要的保护和滤波功能。
通过选择合适的电容器和滤波电路，可以将输入电源中的噪声和干扰最小化。
4.设计控制电路：控制电路是单片开关电源设计的核心，它负责控制开关管的开关操作以及输出电压和电流的稳定调节。
通过使用top222y芯片，可以实现开关管的高效开关，并通过反馈电路对输出进行精确控制。
5.进行仿真和测试：对于任何电源设计来说，进行仿真和测试是非常重要的步骤。
通过使用仿真软件对电源设计进行模拟和分析，可以提前发现潜在的设计问题并进行调整。
在完成仿真后，需要进行实际的测试以验证设计的性能和可靠性。
基于top222y的单片开关电源设计具有一系列优点，如高效率、稳定性、小体积和低成本等，适用于各种应用场合，例如电子设备、工业控制系统和通信设备等。
同时，它还具有一些保护功能，如过压保护、过流保护和短路保护，以确保电源的安全运行。
总而言之，基于top222y的单片开关电源设计是一项重要而复杂的工程，需要仔细考虑各种因素并进行详细的设计和测试。
通过合理的参数选择和元件选取，可以实现一个高效、稳定的电源系统，满足各种电源需求。
最新整理基于topswitchⅱ的开关电源设计.doc
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。
例(1)基于TOP224Y的单片开关电源设计分解
图2 TOP224Y单片电源电路图
一、一种基于TOP224Y的单片开关电源设计
2 设计实例 2.1 输入整流滤波电路设计
输入整流滤波电路包括交流滤波、整流、电容稳压三部分。
交流滤波采用技术成熟的∏型滤波电路，具体参数如下：去 除差模干扰的 C8、C9为0.1μF/250V；去除共模干扰的 C10、C11为
为满足TOP224Y芯片100kHz的工作频率，选用锰锌铁氧体材料的 磁芯。通常，输出功率和磁芯截面积有下面的经验公式：
Ae 0.15
PO
t
式中 Ae ——变压器磁芯的有效截面积（cm2）；
PO ——电源的输出功率（w）； t ——变压器的效率，一般取85%。
根据经验公式的计算，选择EI-28铁氧体磁芯，其有效截面积 大于 Ae 的计算值。
和最大值为：
Vmin
(2VAC min2 )
2
PO
1 2f
L
C5
tC
Vmax 2VAC max
式中 ——系统效率，可选择80%；
f L ——交流电网频率； PO ——电源输出功率。
一、一种基于TOP224Y的单片开关电源设计
2 设计实例
2.2 变压器设计
1）选磁芯
匝（N取S 整0.6后(VO） 0.7) 10 初级绕组匝数为： NP 反馈绕组匝数为：
NS
VOR VO 0.7
86
NFபைடு நூலகம்
NS
VFB 0.7 VO 0.7
8
匝（取整后） 匝（取整后）
VOR ——初级反射电压；取135V； VFB——反馈电压，取为10.4V。
多路输出反激式开关电源电路图概述
摘要电子设备对电源的要求日益增高，促进了开关电源技术的不断发展。
本文介绍了基于美国PI公司生产的单片开关电源芯片TOPSwitch系列设计的多输出的AC/DC开关电源。
该电源性能优良，具有稳压效果好，纹波小，负载调整率高等优点．可作为电机控制的电源模块，具有很高的应用价值。
设计电路选用TOPSwitch系列芯片的TOP244Y，该芯集成了PWM控制器、MOSFET功率开关管和欠电压、过电压等保护电路，芯片的开关频率为132kHZ，最大占空比为78%。
设计电路的开关电源输出功率为25W时，实现了12V/1.2A,5V/2A和30V/20mA三路直流电压输出。
论文介绍了开关电源相关内容，反激式开关电源的原理和应用技术，为电路设计提供了理论指导，并且提出了反激式开关电源的设计规划。
仔细分析反激式开关电源之后，选择了电路所需的元器件的型号和参数，最终完成电路图的设计。
关键词：开关电源；反激式；多路输出；TOPSwitch-GXAbstractElectronic devices demanded on power increasingly higher to promote the continuous development of converter technology. This paper introduced the small power multi output AC/DC converter design based on the chip of TOP-Switch produced by American company Power Integrations.This power supply has good performance such as high voltage stability,low output voltage ripple,good load adjustmentrate and so on . It can be used for motor control as a power module and has better application value.The converter design used TOP244Y as switching chip, which had PWM control circuit and power MOSFET, the chip’s switching frequency was 132 kHz, the maximum duty cycle was 78%. When the output power was 25W, switching power served three DC outputs 12V/1.2A, 5V/2A and 30V/20Ma.The paper introduced some related content about the converter and the theory and technology of fly-back converter, to provide a theoretical guidance for circuit design. And then the paper proposed a fly-back converter supply design plan. And next, I designed a fly-back switching power circuit, and selected circuit’s components and parameters.Keywords: Switching power supply；Fly-back；Multiple output；TOPSwitch-GX目次1 绪论能源在社会现代化方面起着关键作用。
反激式开关电源的设计—毕业设计说明
毕业设计说明书反激式开关电源的设计专业 电气工程及其自动化学生姓名 伊利优酸乳班级 XXXXXX学号 XXXXXX 指导教师 XXXXXX完成日期 2XXXXXXXXX反激式开关电源的设计摘要：各种电子设备中，有一个不可或缺的组成部分，那就是电源。
反激式开关电源的设计阐述了反激式开关电源的工作原理；通过方案的对比，选择出了用电流控制型PWM技术；最后详细介绍了利用TOPSwitch 器件设计开关电源的设计过程。
TOPSwitch器件是近代出现的芯片，它有很多功能，如对过流，过热进行保护，能自动重启等。
对TOPSwitch-GX 的工作原理进行了理解，对内部结构进行了分析，对以TOP244Y为控制核心的反激式开关电源进行了设计。
设计出的采用此芯片的反激式开关电源的外围电路很简单，所用元器件少，性能指标高，价格低，有较高的集成度，很有实用价值。
该芯片的开关频率为132kHZ。
设计电路的开关电源输出功率为25W时，可以实现12V/1.2A,5V/2A和30V/20mA三路直流电压输出。
另外，还设计了外围电路，并对此进行了分析。
高频变压器的设计是重点，对磁心，线圈匝数进行了选择。
用此开关电源不但可以使外围电路器件大大减少，成本降低，还能使可靠性大大提高，正常工作时，可以提供多路输出，能在家电、IT等领域被广泛应用。
关键词：开关电源；反激式变换器；TOPSwitch-GX；高频变压器The Design of Single-end Flyback Switching Power SupplyAbstract： There is an integral part of a variety of electronic devices, and that is power. Flyback switching power supply design elaborated flyback switching power supply works; contrast through the program, select a current-controlled PWM technology used; finally describes the use of TOPSwitch device design of switching power supply design process. TOPSwitch device is the modern appearance of the chip, it has many features, such as over current, over temperature protection, can automatically restart and so on. The working principle of TOPSwitch-GX are understood, the internal structure is analyzed, based on TOP244Y has been designed for the flyback switching power supply control center. The use of this chip design flyback switching power supply external circuit is very simple, the use of fewer components, high performance, low price, have a higher degree of integration, very practical value. Theswitching frequency of the chip 132kHZ. Design of circuit switching power supply output power of 25W, you can achieve 12V/1.2A, 5V/2A and 30V/20mA three-way DC voltage output. In addition, the design of the peripheral circuits, and this analyzed. High-frequency transformer design is the key, right core, coil turns is a selection. With this switching power supply can not only greatly reduce the peripheral circuit components, cost reduction, but also to greatly improve the reliability, normal working hours, you can provide multiple outputs in home appliances, IT and other fields are widely used.Key words: Switching power supply;Fly-back converter;TOPSwitch-GX;High frequency transformer目录1 概述 (1)1.1 课题来源及基本技术要求 (1)1.2 设计内容及设计思路 (1)1.3 预期成果及其意义 (2)2 反激式开关电源方案比较与选择 (2)2.1反激式开关电源介绍 (3)2.2 反激式开关电源的方案比较与选择 (3)3 基于TOP244Y芯片的单端反激式开关电源的设计 (7)3.1 TOPSwitch-GX芯片简介 (7)3.2 基本参数确定 (8)3.3 高频变压器设计 (9)3.4 输入整流滤波电路的设计 (13)3.5 钳位保护电路的设计 (14)3.6 输出整流滤波电路的设计 (15)3.7 反馈整流滤波电路设计 (17)3.8 反馈电路设计 (17)3.9 TOPSwitch-GX芯片的外围设计 (21)4 结束语 (20)参考文献 (21)致谢 (24)附录 (23)附录1 反激式开关电源原理图 (26)附录2反激式开关电源PCB图 (28)附录3 反激式开关电源主要元件清单 (29)反激式开关电源的设计1 概述1.1 课题来源及基本技术要求1.1.1课题来源如今，开关电源在生活中的应用极其广泛。
利用TOP242N的开关电源电路设计
利用TOP242N的开关电源电路设计开关电源基于自身的体积小巧和转换效率高的特点已在电子产品中得到了广泛的应用，特别是美国PI公司开发的TOPSwitch系列高频开关电源集成芯片的出现，使电路设计更为标准成熟、简洁便捷。
但该TOPSwitch系列的集成芯片其典型输入电压设计为不高于275V的情况下工作，在工业现场，电网的电压往往受用电负载的变化而变动，特别是负载较大时情况尤其严重，另外现场环境的干扰尖峰也会叠加在输入电压上一起进入电源电路，致使在恶劣环境下正常供电的电源芯片或其它的元件极其容易损坏。
超宽范围输入的电源可在输入80～400V的范围内正常工作，同时也为现场任意采用220V相电压或380V线电压，还是一次高压互感器出来的100V电压，均可直接使用提供了方便。
一、利用了TOP242N设计了一个实用的三路输出的开关电源，其输出分别为5V／0．6A、5V／0．1A、15V／0．15A，电路原理图如图1所示。
要求输入电压范围为交流80～400V，输出总功率约为6W左右。
1)前端电路设计当输入电压要求为AC400V时，考虑输入时电源的波动变化为±15％，则最高输入电压将达到460V左右，此输入电压经整流滤波后，其电压可达650V左右，再考虑加上输出反馈的电压Uor和漏感形成的尖峰电压叠加后其最高电压将超过800V，而该芯片的最高电压为700V，为了保证TOP242能正常安全工作，在设计前端电路时增加了一个MOS管，让MOS管与TOP242串接，并实现与TOP管同步开关来提高整体耐压。
本设计采用的MOS管是IR公司的IRFBC20，其耐压为600V，导通关断时间为几十个ns，这可以大大减少开关损耗。
MOS管的通断由TOP242N 控制，这样可以使MOS管和TOP242N内部的开关管时序保持一致，见图1。
2)外围控制电路设计该电路将TOP242N的极限电流设置为内部最大值，将TOP242N设为全频工作方式，开关频率为132kHz，把多功能脚M与S短接。
基于TOP244Y的开关电源设计
基于TOP244Y的开关电源设计开关电源是一种将输入电压转换成稳定输出电压的电源电路。
TOP244Y是一种集成开关电源IC，具有内置的主开关管，使其能够轻松实现开关电源的设计。
1.确定电源输入电压范围：根据所需的应用场景和要求，确定开关电源的输入电压范围。
TOP244Y的输入电压范围一般为85VAC至265VAC。
2.确定输出电压和电流需求：根据所需的应用场景和要求，确定开关电源的输出电压和电流。
TOP244Y的输出电压范围一般为5V至48V，输出电流范围一般为2A至6A。
3.选择外部元件：根据所确定的输入和输出电压、电流需求选择外部元件。
外部元件包括输入滤波电容、变压器、输出滤波电感、输出滤波电容和限流电感等。
4.进行开关电源的电路设计：根据TOP244Y的应用手册，设计开关电源的电路。
首先根据输入电压范围和输出电压需求选择变压器，变压器的选取应满足转换转换效率、输出电流和功率需求。
然后根据输入电压和输出电压要求选择合适的电容和电感，以充分滤波和稳定输出。
最后根据输入电压范围选择合适的限流电感。
5.进行开关电源的PCB设计：根据电路设计结果进行PCB设计。
将电路布局在PCB上，并连接各个外部元件和TOP244Y芯片。
在PCB设计中要注意良好的地线和供电线的布局，以降低电压波动和电磁干扰。
6.进行开关电源的调试和测试：完成PCB设计后，进行开关电源的调试和测试。
通过测量输入和输出电压、电流，以及温度等参数，检查开关电源是否符合设计要求。
7.进行开关电源的保护和稳定性设计：根据应用需求，在开关电源中添加过压保护、过流保护、过热保护等功能，以保证开关电源的安全和稳定性。
基于TOP244Y的开关电源设计需要充分考虑输入输出电压和电流需求，并选择合适的外部元件进行设计。
在PCB设计中要注意电路布局和线路的稳定性，以及添加保护和稳定性设计，最终进行调试和测试确保开关电源符合设计要求。
基于TOP244Y的12V新型本安电源的设计
基于TOP244Y的12V新型本安电源的设计【摘要】本文介绍了一种基于TOP244Y的12V新型本安电源的设计。
该系统的核心选用Power Integration公司的开关电源芯片TOP244Y，在开关电源的基础上，外加过压保护电路和过流保护电路，使电压稳定在12V。
经过压保护测试和过流保护测试验证，该电源满足本安要求。
【关键词】TOP244Y；开关电源；过压保护；过流保护1.引言近年来，我国煤矿机械化、自动化程度日益提高，矿井监控、通讯、仪表自动化系统等应用日益普遍，但煤矿的特殊环境，要求煤矿电气设备必须采用本安设备。
本安电源作为矿用本安系统不可缺少的组成部分，其技术先进性和产品质量决定了本安设备的可靠性，从而直接影响到监测系统数据采集的准确性、稳定性，关系到矿井安全生产、抗灾能力和矿工安危[1]。
2.系统整体方案根据煤矿用直流稳压电源的标准[2]，电源输入电压为交流127V标称值的75%～110% （即95V～140V），输出电压的纹波电压不应超过直流输出电压12V 的5%。
根据要求，本文采用TOP244Y开关电源芯片，在高频开关电源的基础上，外加过压保护电路、过流保护电路，设计了新型的12V本质安全型电源（最高开路电压12.4V、最大短路电流150mA）。
如图1所示，本系统包括以下3个部分：开关电源电路、过压保护电路、过流保护电路。
3.硬件电路设计3.1 开关电源电路开关电源电路将交流电127V转变成直流电23V。
电路原理图如图2所示，交流电经过整流、滤波，成为纹波较大的直流电，通过高频变压器、开关电源芯片TOP244Y得到23V的直流电。
TOP244Y是Power Integration公司的TopSwitch II系列产品[3]，它便于实现开关电源的优化设计，设计的交流输入电压范围是85V～265V。
它能同时实现输入欠压保护、过压保护、从外部设定极限电流、降低最大占空比等功能。
TOP244Y具有频率抖动特性，这对降低电磁干扰很有帮助。
分析矿用本安电源的设计与实现
分析矿用本安电源的设计与实现作者：樊勇来源：《科学与财富》2019年第15期摘要：严格按照本安电路的设计原则及方法，介绍了一种矿用本质安全型电源，该电源可用于含爆炸气体和粉尘的煤矿井下，拥有两级过流保护一级过压保护，重点介绍了过流保护和过压保护的详细设计，并测试了它的机械性能和电气性能，结果表明该设备通过了国家各项指标，在煤矿的实际应用中取得了良好的效果。
关键词：本安;电源;设计;实现1.引言近年来，我国煤矿机械化、自动化程度日益提高，矿井监控、通讯、仪表自动化系统等应用日益普遍，但煤矿的特殊环境，要求煤矿电气设备必须采用本安设备。
本安电源作为矿用本安系统不可缺少的组成部分，其技术先进性和产品质量决定了本安设备的可靠性，从而直接影响到监测系统数据采集的准确性、稳定性，关系到矿井安全生产、抗灾能力和矿工安危。
一 .系统整体方案根据煤矿用直流稳压电源的标准，电源输入电压为交流127V标称值的75%～110%（即95V～140V），输出电压的纹波电压不应超过直流输出电压12V的5%.根据要求，本文采用TOP244Y开关电源芯片，在高频开关电源的基础上，外加过压保护电路、过流保护电路，设计了新型的12V本质安全型电源（最高开路电压12.4V、最大短路电流150mA）。
二系统整体方案根据煤矿用直流稳压电源的标准，电源输入电压为交流127V标称值的75%～110%（即95V～140V），输出电压的纹波电压不应超过直流输出电压12V的5%.根据要求，本文采用TOP244Y开关电源芯片，在高频开关电源的基础上，外加过压保护电路、过流保护电路，设计了新型的12V本质安全型电源（最高开路电压12.4V、最大短路电流150mA）。
如图1所示，本系统包括以下3个部分：开关电源电路、过压保护电路、过流保护电路。
三 .硬件电路设计3.1 开关电源电路开关电源电路将交流电127V转变成直流电23V.电路原理图如图2所示，交流电经过整流、滤波，成为纹波较大的直流电，通过高频变压器、开关电源芯片TOP244Y得到23V的直流电。
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1.开关电源感念
1.1开关电源就是用通过电路控制开关管进行高速的道通与截止。
将直流电转化为高频的交流电提供给变压器进行变压，从而产生所需要的一组或多组电压，转化为高频交流电的原因是高频交流在变压器变压电路中的效率要比50HZ高很多，所以开关变压可以做的很小，而且工作时不是很热，成本很低。
如果不将50HZ变为高频开关就没有意义，开关变压也不神秘，就是一个普通的变压器。
这就是开关电源。
*简单地说，开关电源的工作原理是：
*1、交流电源输入经整流滤波成直流；
*2、通过高频PWM（脉冲宽度调制）信号控制开关管，将那个直流加到开关变压器初级上；
*3、开关变压器次级感应出高频电压，经整流滤波供给负载；
*4、输出部分通过一定的电路反馈给控制电路，控制PWM占空比，以达到稳定输出的目的。
1.2开关电源自20世纪70年代开始应用以来，涌现出许多功能完备的集成控制电路，使开关电源电路日益简化，工作频率不断提高，效率大大提高，并为电源小型化提供了广阔的前景。
我司采用的TOP244Y是将PWM控制器与功率开关场效应管合二为一封装在一起，可使用电路大为简化，体积进一步缩小，成本也明显降低。
★TOP 244Y开关电源的基本原理：
封装形式
*漏极管脚（D）：高压功率场效应管漏极输出。
*控制管脚（C）：用于调节占空比的误差放大器。
*源极管脚（S）：将其连接至输出场效应管源极可得到高压功率回馈。
*L：为输入电压的欠压与过压检测端。
*F：开关频率选择端，当F端接到源极时，其开关频率为132kHz，而当F端接到控制端时，其开关频率为66kHz。
我司频率为132KHZ。
*X：外部电路流定调整端。
在X端与源极之间接入不同的电阻，则开关电流可限定在不同的数值。
若R=12kΩ，则流过开关的电流被设定为额定值的69%；若R1=6k Ω，则为额定值的90%；也就是说，随着电阻值的增大，开关允许流过的电流随之减小。
*若在L端与输入电压正端接入2MΩ的电阻，那么其：
欠压保护值为：Vuv=100VDC
过压保护值为：Vou=450VDC
*产品主要有如下性能特点：输出功率250W；外围电路简单，成本低；在极低压或冲情况下能充分集成软启动；外部可编程精确电流限制的高效率，低成本设计和功率可限电路；线性欠压保护，无关断干扰。
1.3 TOP 24X系列开关――电源芯片的内部结构
*芯片内部工作原理：
1、电源启动时，连接在漏极和源极之间的内部高压电流向控制极充电，在Rs两端产生压降，经RC滤波后，输入到PWM比较器的同相端，与振荡器产生的锯齿滤电压相比较，产生脉宽调制信号并驱动MOSFET管，因而可通过控制极外接的电容充电过程来实现电路的软启动。
当控制极电压Uc达到5.8V时，内部高压电流源关闭，此时由反馈控制电流向Uc供电。
2、在正常工作阶段由外界电路构成电压负反馈控制环，调节输出级MOSFET的占空比以实现稳压。
当输出电压升高时，Uc升高，采样电阻Rs上的误差电压亦升高。
而在锯齿波比较后，将使输出电压的占空比减小，从而使开关电源的电压减小。
当控制极电压低于4.8V时，MOSFET管关闭，控制电路处于小电流等待状态，内部高压电流源重新接通并向Uc充电，其关断/自动复位滞回比较器可使Uc保持在4.8~5.8V之间。
当开关电源的负载很轻时，能自动将开关频率从132kHz降低
到30kHz（半频模式下则由66kHz降至15kHz），可降低开关损耗，进一步提高电源效率。
3、由于TOPSwitch集成度高，设计工作主要对外围电路进行：外围电路可分为输入整流滤波电路/钳位保护电路/变压器/输出整流滤波电路及反馈电路5部分。
*TOP 244Y开关电源芯片的典型应用：
1.4反激式高频变压器的设计
此开关电源设计的关键之一是变压器的设计。
在此电路中，变压器不是真正意义上的变压器，而更多的是一个能量存储装置。
变压器的能量变化过程为：当TOP 开关管导通时，电容两端的电压加到反激变压器的一次侧，流过一次侧绕组的电流线性增加。
开关管导通的瞬间变压器二次侧电流不为零，然而磁心内的能量不能突变，故一次侧电流跃变为二次侧电流的1/K（K为变压器变化），变压器储存能量；当TOP开关管关断时，电感一次侧电流由于没有回路。
此时，稳压管的击穿电压因高于一次侧的感应电势而截止而突变为零。
变压器通过二次侧续流，二次侧电流为TOP开关管关断时一侧电流的K倍，二次侧绕组通过二极管对电容充电，此后，流过变压器二次
儩电流线性下降。
由上述开关过程分析得出：一次侧电流和二次侧电流不是同时流动的。
因此它更多地被认为是一个带有二次侧绕组的电感。
2.基于TOP的电路设计
2.1输入整流滤波电路设计
整流滤波电路包括输入交流滤波、整流、电容稳压三部分。
交流滤波可使用技术成熟的PI滤波电路，具体参数推荐如下：去除关模干扰的C301和C303为
0.1μF/400V；去除共模干扰的C302、C304为2200pF/400V；采取双线并绕，
整流电路选择导通时间尽可能短，满足电流阈值的整流桥。
2.2变压器设计
*由于该电源的输出功率较大，因此高频变压器的漏感应尽量小，一般应选用能够满足132kHz开关频率的锰锌铁氧体，为便于绕制，磁芯形状可选用EI或EE型，变压器的初、次级绕组应相间绕制。
*高频变压器的设计由于要考虑大量的相互关联变量，因此计算较为复杂，为减轻设计者的工作量，美国功率公司为TOPSwitch开关电源的高频变压器设计了一套软件，主要用这套软件设计变压器。
2.3钳位保护电路
*每个开关周期内，TOPSwitch的关断将导致变压器漏感产生尖峰电压。
D302和D303构成的钳位电路防止了此电压对TOPSwitch的损坏，D302和D303的选择由反射电压ROR决定。
VOR推荐值135V，D302钳位电压VCLO可由以验公式VCLO=1.5VOR得出，D303的耐压值应大于VMAX并选择快恢复二极管。
本设计中稳压管选用P6KE200，二极管选用BYV26C。
*由于P6KE200上并联R302和C307，在正常工作时，R302几乎承担了所有的泄放能量，而在启动或超载的情况下，P6E200又限制了尖峰电压不超过TOP中MOSFET管的安全电压。
2.4反馈电路设计
*反馈回路的形式依据输出电压精度而决定，本方案使用的“光耦+TL430”可以把输出电压±精度控制在1%。
电压反馈信号经分压网络（R326，R317）引入TL431的Ref端，获得取样电压后，将与TL431中的2.5V基准电压进行比较并输出误差电压，然后通过光耦改变TOP244的控制端电流IC，再通过改变占空比来调节输出电压U使其光耦（PC817）工作在线性状态，起隔离作用。
R303，
C308构成的尖峰电压经滤波后可使偏置电压，即使在负载较重时，也能保持稳定。
2.5输出整流滤波电路设计
*输出整流滤波电路由整流二极管和滤波电容构成。
输出整流二极管的开关损耗占系统的五分之一到六分之一，是影响开关电流效率的主要因素，包括：正向导通损耗和反向恢复损耗。
由于肖特基二极管导通时正向压降较低，因此具有更低的正向导通损耗。
此外，肖特基二极管反向恢复时间短，在降低反向恢复损耗以及消除输出电压中的纹波方面有明显的性能优势。
*输出整流滤波电路由整流二极管和滤波电容构成。
整流二极管选用肖特基二极管可降低损耗并消除输出电压的纹波，但肖特基二极管应加上功率较大的散热器；电容器一般应选择低ESR（等效串联阻抗）的电容。
为提高输出电压的滤波效果，滤除开关所产生的噪声，在整流滤波环节的后面通常应再加上一级LCC滤波环节。
3.本次电源设计心得，后语
*本次电源设计心得：
*1一画PCB图布局很重要，关系到整个图的设计。
*2一焊板主要是焊工不熟练，对贴片等元器件会容易出现虚焊的现象。
. *3一调试
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精品。