开关电源top224芯片
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。
单端正激式开关电源-主电路地设计
摘要:电源是各种电子设备不可或缺的组成部分,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工作。
目前,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相控稳压电源,并广泛应用于电子设备中。
本设计的单端正激式开关电源是一种间接直流变流技术,本设计以正激电路为主体,采用以TOPSwitch系列开关电源集成芯片TOP244Y为核心的脉宽调制电路实现交-直-交-直变流,输出稳压稳频的直流电。
关键词开关电源;正激电路;变压器;脉宽调制;ABSTRACT Power is an indispensable part of electronic equipment, its performance directly related to electronic equipment technical indicators and safe work can. At present, switching power supply for has the advantages of small size, light weight, high efficiency, low calorific value and stable performance advantages and replace traditional technology of phased manostat, and widely used in electronic equipment.The design of the single straight separate-excited switching power supply is a kind of indirect dc converter technology, this design was adopted for the main circuit, induced by TOPSwitch series of switch power integration chip TOP244Y as the core of the pulse width modulation circuit implementation delivered straight into - - - the voltage output variable flow straight, dc frequency stability.KEY WORDS Switching power supply;Is induced circuit;Transformer;Pulse width modulation目录前言 (1)1. 开关电源的发展及趋势 (2)1.1 开关电源的发展历史 (3)1.2 开关电源的发展趋势 (3)2. 开关电源概念及基本原理 (4)2.1 开关电源概念 (5)2.1.1 基本概念 (5)2.1.2 开关电源通常由六大部分组成 (5)2.2 开关电源各部分电路基本原理 (5)2.2.1 脉宽调制式开关电源的基本原理 (5)2.2.2 TOPSwitch—GX系列TOP244Y芯片 (6)2.2.3 单相二极管整流桥 (7)2.2.4 缓冲电路(吸收电路) (8)2.2.5 正激电路 (9)2.2.6 开关电源中的滤波电路 (11)3. 开关电源变压器的设计 (13)3.1 确定磁心的尺寸 (13)3.2正激式变压器的设计 (15)3.2.1 变压器匝数比的确定 (16)3.3 变压器的绕线技术 (17)3.3.1 绕组符合安全规程 (17)3.3.2 低漏感的绕制方法 (18)3.3.3 变压器紧密耦合的绕制方法 (19)4. 单端正激式开关电源主电路设计 (22)4.1 输入电路设计 (22)4.2 正激电路的设计 (22)4.2.1 复位电路 (22)4.2.2 导向电路和续流电路 (23)4.2.3 抑制阻尼振荡电路 (23)4.3 正激变压器设计 (23)4.4 输出电路的设计 (23)5. 实验结果 (24)5.1 空载试验 (24)5.2 带金属负载试验 (25)4)TOPSwitch漏源极之间电压Uds 波形为 (25)5.3 试验过程出现的问题及解决 (25)结论 (26)致谢 (27)参考文献 (27)前言本课题主要是研究基于TOPSwitch—GX系列芯片TOP244Y构成的,以脉宽调制PWM为控制方式的高频单端正激式开关电源。
开关电源top224芯片
绪论开关电源(Switched Mode Power Supply,SMPS)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—直流电能的变换。
其功率从零点几瓦到数十千瓦,被广泛用于生活、生产、科研、军事等各个领域。
比如:小到彩色电视机、DVD播放机等家用电器、大到飞机、卫星、导弹、舰船中,都大量采用了开关电源。
开关电源的核心为电力电子开关电路,根据负载对电源提出的输出稳压或稳流特性的要求,利用反馈控制电路,采用占空比控制方法,对开关电路进行控制。
脉宽调制(PWM)技术的发展,导致了PWM开关电源问世(PWM开关电源的特点是用20KHz的载波进行脉冲宽度调制,电源的效率可达65%~70%),大幅度节约了能源,引起了人们的广泛关注,在电源技术发展史上被誉为20KHz革命。
高频化使开关电源装置空前的小型化,并使其进入更广泛的领域,特别是推动了高新技术产品的小型化、轻便化,在节约资源及保护环境方面具有深远的意义。
随着电子技术的高速发展,电子设备的应用领域越来越广,与人们的工作、生活的关系日益密切。
但是,任何电子设备都离不开可靠的电源,它们对电源的要求也越来越高。
并且,随着集成芯片尺寸的不断减小,处理速度越来越高,需要更加小型化、轻量化的电源(磁性元件和电容的体积、重量应随之减小);未来的绿色电源要求开关电源的效率更高,性能更好,可靠性更高等。
这一切将促进开关电源的不断发展和进步。
开关电源体积小、效率高,被誉为高效节能电源,现已成为稳压电源的主导产品。
当今开关电源正向着集成化、智能化的方向发展。
高度集成、功能强大的开关型稳压电源代表着开关电源发展的主流方向。
本论文主要围绕当前流行的集成开关电源芯片进行小功率开关型稳压电源特性的研究。
本文采用TOP224Y研制了一款单片开关电源,论文给出了外围电路各部分的详细设计方法,并进行了参数计算,通过实测结果分析,验证了理论的可行性。
具有较强的适用性。
逆变器辅助电源
最简单的逆变器辅助电源
主题: 一款用于逆变器辅助电源的电路
一款逆变器如果要其性能稳定可靠,其辅助电源的设计是很要紧的,既要成本低廉,又要性能不错,有很多厂家在生产逆变器时,用于TOP104的比较多,但现在有一个问题,因为TOP104在国外已经停产,现在能买到的大多数是拆机的或者旧贷,性能得不到保证,我这几天试了一下,用TOP223P(G)或TOP224P(G)做辅助电源,发现很好用,和TOP104相比有几个好处:
1、TOP223-224都还在生产,可以买到新货,生产不用愁;
2、TOP223-224是DIP8脚封装的,比TOP107的220封装,安装要方便很多,高度降低不少;
3、在低压下使用,TOP104有些芯片工作不稳定,要停振,而223-224就没有这个问题,很容易起振
且工作稳定。
下面有电路图,可能是史上最简单的反激电路了,我只画出一个输出绕组,如果要有N路隔离电源,只要在变压器上加N个副绕组就可以了。
TOP223-224的控制端电压在6.5V左右,所以输出电压=6.5+0.7+稳压管值。
如果要输出15V左右的电压,则稳压管值=15-0.7-6.5=7.8V,选8V左右的就可以。
我用的是8.2V,输出为15.3V。
输入电压在18V-30V变化时,输出变化小于0.1V,所以说性能很不错。
如果逆变器的BT电压不同,只要改变变压器初级绕组的圈数就可以了,见图:
图中的波形分别是24V时和48V时TOP223的D极波形。
TOP224
Figure 1. Typical Flyback Application.easier. The standard 8L PDIP package option reduces cost in lower power, high efficiency applications. The internal lead frame of this package uses six of its pins to transfer heat from the chip directly to the board, eliminating the cost of a heat sink.TOPSwitch incorporates all functions necessary for a switched mode control system into a three terminal monolithic IC: power MOSFET, PWM controller, high voltage start up circuit, loop compensation and fault protection circuitry.Product Highlights•Lowest cost, lowest component count switcher solution •Cost competitive with linears above 5W•Very low AC/DC losses – up to 90% efficiency •Built-in Auto-restart and Current limiting•Latching Thermal shutdown for system level protection •Implements Flyback, Forward, Boost or Buck topology •Works with primary or opto feedback•Stable in discontinuous or continuous conduction mode •Source connected tab for low EMI•Circuit simplicity and Design Tools reduce time to marketDescriptionThe second generation TOPSwitch-II family is more cost effective and provides several enhancements over the first generation TOPSwitch family. The TOPSwitch-II family extends the power range from 100W to 150W for 100/115/230 VAC input and from 50W to 90W for 85-265 VAC universal input.This brings TOPSwitch technology advantages to many new applications, i.e. TV, Monitor, Audio amplifiers, etc. Many significant circuit enhancements that reduce the sensitivity to board layout and line transients now make the design evenNotes: 1. Package outline: TO-220/3 2. Package Outline: DIP-8 or SMD-8 3. 100/115 VAC with doubler input 4. Assumes appropriateheat sinking to keep the maximum TOPSwitch junction temperature below 100 °C. 5. Soldered to 1 sq. in.( 6.45 cm 2), 2 oz. copper clad (610 gm/m 2) 6. P MAX is the maximum practical continuous power output level for conditions shown. The continuous power capability in a given application depends on thermal environment, transformer design, efficiency required, minimum specified input voltage, input storage capacitance, etc. 7. Refer to key application considerations section when using TOPSwitch-II in an existing TOPSwitch design.July 2001Figure 2. Functional Block Diagram.Pin Functional DescriptionDRAIN Pin:Output MOSFET drain connection. Provides internal biascurrent during start-up operation via an internal switched high-voltage current source. Internal current sense point.CONTROL Pin:Error amplifier and feedback current input pin for duty cyclecontrol. Internal shunt regulator connection to provide internalbias current during normal operation. It is also used as theconnection point for the supply bypass and auto-restart/compensation capacitor.SOURCE Pin:Y package – Output MOSFET source connection for highvoltage power return. Primary side circuitcommon and reference point.P and G package – Primary side control circuit common andreference point.SOURCE (HV RTN) Pin: (P and G package only)Output MOSFET source connection for high voltage power return.Figure 3. Pin Configuration.D 7/01TOPSwitch-II Family Functional DescriptionTOPSwitch is a self biased and protected linear control current-to-duty cycle converter with an open drain output. High efficiency is achieved through the use of CMOS and integration of the maximum number of functions possible. CMOS process significantly reduces bias currents as compared to bipolar or discrete solutions. Integration eliminates external power resistors used for current sensing and/or supplying initial start-up bias current.During normal operation, the duty cycle of the internal output MOSFET decreases linearly with increasing CONTROL pin current as shown in Figure 4. To implement all the required control, bias, and protection functions, the DRAIN and CONTROL pins each perform several functions as described below. Refer to Figure 2 for a block diagram and to Figure 6 for timing and voltage waveforms of the TOPSwitch integrated circuit.Figure 4. Relationship of Duty Cycle to CONTROL Pin Current.Figure 5. Start-up Waveforms for (a) Normal Operation and (b) Auto-restart.Control Voltage SupplyCONTROL pin voltage VCis the supply or bias voltage for thecontroller and driver circuitry. An external bypass capacitorclosely connected between the CONTROL and SOURCE pinsis required to supply the gate drive current. The total amountof capacitance connected to this pin (CT) also sets the auto-restart timing as well as control loop compensation. VCisregulated in either of two modes of operation. Hystereticregulation is used for initial start-up and overload operation.Shunt regulation is used to separate the duty cycle error signalfrom the control circuit supply current. During start-up,CONTROL pin current is supplied from a high-voltage switchedcurrent source connected internally between the DRAIN andCONTROL pins. The current source provides sufficient currentto supply the control circuitry as well as charge the totalexternal capacitance (CT).The first time VCreaches the upper threshold, the high-voltagecurrent source is turned off and the PWM modulator and outputtransistor are activated, as shown in Figure 5(a). During normaloperation (when the output voltage is regulated) feedbackcontrol current supplies the VCsupply current. The shuntregulator keeps VCat typically 5.7 V by shunting CONTROLpin feedback current exceeding the required DC supply currentthrough the PWM error signal sense resistor RE. The lowdynamic impedance of this pin (ZC) sets the gain of the erroramplifier when used in a primary feedback configuration. Thedynamic impedance of the CONTROL pin together with theexternal resistance and capacitance determines the control loopcompensation of the power system.If the CONTROL pin total external capacitance (CT) shoulddischarge to the lower threshold, the output MOSFET is turnedoff and the control circuit is placed in a low-current standbymode. The high-voltage current source turns on and charges theexternal capacitance again. Charging current is shown with anegative polarity and discharging current is shown with apositive polarity in Figure 6. The hysteretic auto-restartcomparator keeps VCwithin a window of typically 4.7 to 5.7 Vby turning the high-voltage current source on and off as shownin Figure 5(b). The auto-restart circuit has a divide-by-8counter which prevents the output MOSFET from turning onagain until eight discharge-charge cycles have elapsed. Thecounter effectively limits TOPSwitch power dissipation byreducing the auto-restart duty cycle to typically 5%. Auto-restart continues to cycle until output voltage regulation isagain achieved.Bandgap ReferenceAll critical TOPSwitch internal voltages are derived from atemperature-compensated bandgap reference. This referenceis also used to generate a temperature-compensated currentsource which is trimmed to accurately set the oscillator frequencyOscillatorThe internal oscillator linearly charges and discharges theinternal capacitance between two voltage levels to create asawtooth waveform for the pulse width modulator. The oscillatorsets the pulse width modulator/current limit latch at the beginningof each cycle. The nominal frequency of 100 kHz was chosento minimize EMI and maximize efficiency in power supplyapplications. Trimming of the current reference improves thefrequency accuracy.Pulse Width ModulatorThe pulse width modulator implements a voltage-mode controlloop by driving the output MOSFET with a duty cycle inverselyproportional to the current into the CONTROL pin whichgenerates a voltage error signal across RE. The error signalacross REis filtered by an RC network with a typical cornerfrequency of 7 kHz to reduce the effect of switching noise. Thefiltered error signal is compared with the internal oscillatorsawtooth waveform to generate the duty cycle waveform. Asthe control current increases, the duty cycle decreases. A clocksignal from the oscillator sets a latch which turns on the outputMOSFET. The pulse width modulator resets the latch, turningoff the output MOSFET. The maximum duty cycle is set by thesymmetry of the internal oscillator. The modulator has aminimum ON-time to keep the current consumption of theTOPSwitch independent of the error signal. Note that a minimumcurrent must be driven into the CONTROL pin before the dutycycle begins to change.Gate DriverThe gate driver is designed to turn the output MOSFET on at acontrolled rate to minimize common-mode EMI. The gate drivecurrent is trimmed for improved accuracy.Error AmplifierThe shunt regulator can also perform the function of an erroramplifier in primary feedback applications. The shunt regulatorvoltage is accurately derived from the temperature compensatedbandgap reference. The gain of the error amplifier is set by theCONTROL pin dynamic impedance. The CONTROL pinclamps external circuit signals to the VCvoltage level. TheCONTROL pin current in excess of the supply current isseparated by the shunt regulator and flows through REas avoltage error signal.Cycle-By-Cycle Current LimitThe cycle by cycle peak drain current limit circuit uses theoutput MOSFET ON-resistance as a sense resistor. A currentlimit comparator compares the output MOSFET ON-state drain-source voltage, VDS(ON)with a threshold voltage. High draincurrent causes VDS(ON)to exceed the threshold voltage and turnsthe output MOSFET off until the start of the next clock cycle.The current limit comparator threshold voltage is temperature TOPSwitch-II Family Functional Description (cont.)D 7/01compensated to minimize variation of the effective peak current limit due to temperature related changes in output MOSFET R DS(ON).The leading edge blanking circuit inhibits the current limit comparator for a short time after the output MOSFET is turned on. The leading edge blanking time has been set so that current spikes caused by primary-side capacitances and secondary-side rectifier reverse recovery time will not cause premature termination of the switching pulse.The current limit can be lower for a short period after the leading edge blanking time as shown in Figure 12. This is due to dynamic characteristics of the MOSFET. To avoid triggering the current limit in normal operation, the drain current waveform should stay within the envelope shown.Shutdown/Auto-restartTo minimize TOPSwitch power dissipation, the shutdown/auto-restart circuit turns the power supply on and off at an auto-restart duty cycle of typically 5% if an out of regulation condition persists. Loss of regulation interrupts the external current into the CONTROL pin. V C regulation changes from shunt mode to the hysteretic auto-restart mode described above.When the fault condition is removed, the power supply outputbecomes regulated, V C regulation returns to shunt mode, and normal operation of the power supply resumes.Overtemperature ProtectionTemperature protection is provided by a precision analog circuit that turns the output MOSFET off when the junction temperature exceeds the thermal shutdown temperature (typically 135 °C). Activating the power-up reset circuit by removing and restoring input power or momentarily pulling the CONTROL pin below the power-up reset threshold resets the latch and allows TOPSwitch to resume normal power supply operation. V C is regulated in hysteretic mode and a 4.7 V to 5.7 V (typical) sawtooth waveform is present on the CONTROL pin when the power supply is latched off.High-voltage Bias Current SourceThis current source biases TOPSwitch from the DRAIN pin and charges the CONTROL pin external capacitance (C T ) during start-up or hysteretic operation. Hysteretic operation occurs during auto-restart and overtemperature latched shutdown.The current source is switched on and off with an effective duty cycle of approximately 35%. This duty cycle is determined by the ratio of CONTROL pin charge (I C ) and discharge currents (I CD1 and I CD2). This current source is turned off during normal operation when the output MOSFET is switching.Figure 6. Typical Waveforms for (1) Normal Operation, (2) Auto-restart, and (3) Power Down Reset.Figure 7. Schematic Diagram of a 4 W TOPSwitch-II Standby Power Supply using an 8 lead PDIP.Application ExamplesFollowing are just two of the many possible TOPSwitchimplementations. Refer to the Data Book and Design Guidefor additional examples.4 W Standby Supply using 8 Lead PDIPFigure 7 shows a 4 W standby supply. This supply is used inappliances where certain standby functions (e.g. real timeclock, remote control port) must be kept active even while themain power supply is turned off.The 5 V secondary is used to supply the standby function andthe 12 V non-isolated output is used to supply power for thePWM controller of the main power supply and other primaryside functions.For this application the input rectifiers and input filter are sizedfor the main supply and are not shown. The input DC rail mayvary from 100 V to 380 V DC which corresponds to the fulluniversal AC input range. The TOP221 is packaged in an 8 pinpower DIP package.The output voltage (5 V) is directly sensed by the Zener diode(VR1) and the optocoupler (U2). The output voltage is determinedby the sum of the Zener voltage and the voltage drop across theLED of the optocoupler (the voltage drop across R1 is negligible).The output transistor of the optocoupler drives the CONTROLpin of the TOP221. C5 bypasses the CONTROL pin and providescontrol loop compensation and sets the auto-restart frequency.The transformer’s leakage inductance voltage spikes are snubbedby R3 and C1 through diode D1. The bias winding is rectifiedand filtered by D3 and C4 providing a non-isolated 12 V outputwhich is also used to bias the collector of the optocoupler’soutput transistor. The isolated 5 V output winding is rectified byD2 and filtered by C2, L1 and C3.D 7/0120 W Universal Supply using 8 Lead PDIPFigure 8 shows a 12 V, 20 W secondary regulated flyback power supply using the TOP224P in an eight lead PDIP package and operating from universal 85 to 265 VAC input voltage. This example demonstrates the advantage of the higher power 8 pin leadframe used with the TOPSwitch-II family. This low cost package transfers heat directly to the board through six source pins, eliminating the heatsink and the associated cost. Efficiency is typically 80% at low line input. Output voltage is directly sensed by optocoupler U2 and Zener diode VR2. The output voltage is determined by the Zener diode (VR2) voltage and the voltage drops across the optocoupler (U2) LED and resistor R1.Other output voltages are possible by adjusting the transformer turns ratio and value of Zener diode VR2.AC power is rectified and filtered by BR1 and C1 to create the high voltage DC bus applied to the primary winding of T1. The other side of the transformer primary is driven by the integrated TOPSwitch-II high-voltage MOSFET. D1 and VR1 clampleading-edge voltage spikes caused by transformer leakage inductance. The power secondary winding is rectified and filtered by D2, C2, L1, and C3 to create the 12 V output voltage.R2 and VR2 provide a slight pre-load on the 12 V output to improve load regulation at light loads. The bias winding is rectified and filtered by D3 and C4 to create a TOPSwitch bias voltage. L2 and Y1-safety capacitor C7 attenuate common mode emission currents caused by high voltage switching waveforms on the DRAIN side of the primary winding and the primary to secondary capacitance. Leakage inductance of L2with C1 and C6 attenuates differential-mode emission currents caused by the fundamental and harmonics of the trapezoidal or triangular primary current waveform. C5 filters internal MOSFET gate drive charge current spikes on the CONTROL pin, determines the auto-restart frequency, and together with R1 and R3, compensates the control loop.Figure 8. Schematic Diagram of a 20 W Universal Input TOPSwitch-II Power Supply using an 8 lead PDIP.Key Application ConsiderationsGeneral Guidelines• Keep the SOURCE pin length very short. Use a Kelvinconnection to the SOURCE pin for the CONTROL pinbypass capacitor. Use single point grounding techniques atthe SOURCE pin as shown in Figure 9.• Minimize peak voltage and ringing on the DRAIN voltageat turn-off. Use a Zener or TVS Zener diode to clamp thedrain voltage below the breakdown voltage rating ofTOPSwitch under all conditions, including start-up andoverload. The maximum recommended clamp Zenervoltage for the TOP2XX series is 200 V and thecorresponding maximum reflected output voltage on theprimary is 135 V. Please see Step 4: AN-16 in the 1996-97Data Book and Design Guide or on our Web site.• The transformer should be designed such that the rate ofchange of drain current due to transformer saturation iswithin the absolute maximum specification (∆IDin 100 nsbefore turn off as shown in Figure 13). As a guideline, formost common transformer cores, this can be achieved bymaintaining the Peak Flux Density (at maximum ILIMITcurrent) below 4200 Gauss (420 mT). The transformerspreadsheets Rev. 2.1 (or later) for continuous and Rev.1.0(or later) for discontinuous conduction mode provide thenecessary information.• Do not plug TOPSwitch into a “hot” IC socket during test.External CONTROL pin capacitance may be charged toexcessive voltage and cause TOPSwitch damage.• While performing TOPSwitch device tests, do not exceedmaximum CONTROL pin voltage of 9 V or maximumCONTROL pin current of 100 mA.• Under some conditions, externally provided bias or supplycurrent driven into the CONTROL pin can hold theTOPSwitch in one of the 8 auto-restart cycles indefinitelyand prevent starting. To avoid this problem when doingbench evaluations, it is recommended that the VCpowersupply be turned on before the DRAIN voltage is applied.TOPSwitch can also be reset by shorting the CONTROLpin to the SOURCE pin momentarily.• CONTROL pin currents during auto-restart operation aremuch lower at low input voltages (< 36 V) which increasesthe auto-restart cycle time (see the ICvs. DRAIN VoltageCharacteristic curve).• Short interruptions of AC power may cause TOPSwitch toenter the 8-count auto-restart cycle before starting again.This is because the input energy storage capacitors are notcompletely discharged and the CONTROL pin capacitancehas not discharged below the internal power-up resetvoltage.• In some cases, minimum loading may be necessary to keepa lightly loaded or unloaded output voltage within thedesired range due to the minimum ON-time.Replacing TOPSwitch with TOPSwitch-IIThere is no external latching shutdown function inTOPSwitch-II. Otherwise, the functionality of theTOPSwitch-II devices is same as that of the TOPSwitch family.However, before considering TOPSwitch-II as a 'drop in'replacement in an existing TOPSwitch design, the designshould be verified as described below.The new TOPSwitch-II family offers more power capabilitythan the original TOPSwitch family for the same MOSFETRDS(ON). Therefore, the original TOPSwitch design must bereviewed to make sure that the selected TOPSwitch-IIreplacement device and other primary components are not overstressed under abnormal conditions.The following verification steps are recommended:• Check the transformer design to make sure that it meets the∆IDspecification as outlined in the General Guidelinessection above.• Thermal: Higher power capability of the TOPSwitch-IIwould in many instances allow use of a smaller MOSFETdevice (higher RDS(ON)) for reduced cost. This may affectTOPSwitch power dissipation and power supply efficiency.Therefore thermal performance of the power supply mustbe verified with the selected TOPSwitch-II device.• Clamp Voltage: Reflected and Clamp voltages should beverified not to exceed recommended maximums for theTOP2XX Series: 135 V Reflected/200 V Clamp. Pleasesee Step 4: AN-16 in the Data Book and Design Guide andreadme.txt file attached to the transformer designspreadsheets.• Agency Approval: Migrating to TOPSwitch-II may requireagency re-approval.D 7/01Figure 9. Recommended TOPSwitch Layout.Design ToolsThe following tools available from Power Integrations greatly simplify TOPSwitch based power supply design.• Data Book and Design Guide includes extensive application information• Excel Spreadsheets for Transformer Design - Use of this tool is strongly recommended for all TOPSwitch designs.• Reference design boards – Production viable designs that are assembled and tested.All data sheets, application literature and up-to-date versions of the Transformer Design Spreadsheets can be downloaded from our Web site at . A diskette of the Transformer Design Spreadsheets may also be obtained by sending in the completed form provided at the end of this data sheet.D 7/01D 7/01NOTES:A.For specifications with negative values, a negative temperature coefficient corresponds to an increase in magnitude with increasing temperature, and a positive temperature coefficient corresponds to a decrease in magnitude with increasing temperature.B.The breakdown voltage and leakage current measurements can be accomplished as shown in Figure 15 by using the following sequence:i. The curve tracer should initially be set at 0 V. The base output should be adjusted through a voltage sequence of 0 V, 6.5 V, 4.3 V, and 6.5 V, as shown. The base current from the curve tracer should not exceed 100 mA. This CONTROL pin sequence interrupts the Auto-restart sequence and locks the TOPSwitch internal MOSFET in the OFF State.ii. The breakdown and the leakage measurements can now be taken with the curve tracer. The maximum voltage from the curve tracer must be limited to 700 V under all conditions.C.It is possible to start up and operate TOPSwitch at DRAIN voltages well below 36 V. However, the CONTROL pin charging current is reduced, which affects start-up time, auto-restart frequency, and auto-restart duty cycle. Refer to the characteristic graph on CONTROL pin charge current (I C ) vs. DRAIN voltage for low voltage operation characteristics.Figure 11. TOPSwitch CONTROL Pin I-V Characteristic. Figure 10. TOPSwitch Duty Cycle Measurement.Figure 12. Self-protection Current Limit Envelope.Figure 13. Example of ∆IDon Drain Current Waveform withSaturated Transformer.012683Time (µs)DRAINCurrent(normalized)PI-222-331457120100804020600246810CONTROL Pin Voltage (V)CONTROLPinCurrent(mA)D 7/01Figure 14. TOPSwitch General Test Circuit.Figure 15. Breakdown Voltage and Leakage Current Measurement Test Circuit.The following precautions should be followed when testingTOPSwitch by itself outside of a power supply. The schematicshown in Figure 14 is suggested for laboratory testing ofTOPSwitch.When the DRAIN supply is turned on, the part will be in theAuto-restart mode. The CONTROL pin voltage will beoscillating at a low frequency from 4.7 to 5.7 V and the DRAINis turned on every eighth cycle of the CONTROL pin oscillation.If the CONTROL pin power supply is turned on while in thisTypical Performance CharacteristicsAuto-restart mode, there is only a 12.5% chance that the controlpin oscillation will be in the correct state (DRAIN active state)so that the continuous DRAIN voltage waveform may beobserved. It is recommended that the VCpower supply beturned on first and the DRAIN power supply second if continuousdrain voltage waveforms are to be observed. The 12.5% chanceof being in the correct state is due to the 8:1 counter. Temporarilyshorting the CONTROL pin to the SOURCE pin will resetTOPSwitch, which then will come up in the correct state.21.21.6020*********DRAIN Voltage (V)CONTROLPinChargingCurrent(mA)I C vs. DRAIN VOLTAGEPI-1145-131940.40.81.11.00.9-50-250255075100125150Junction Temperature (°C)BreakdownVoltage(V)(Normalizedto25°C)BREAKDOWN vs. TEMPERATUREPI-176B-513911.21.00.80.60.40.2-50-250255075100125150Junction Temperature (°C)CURRENT LIMIT vs. TEMPERATUREPI-1125-331CurrentLimit(Normalizedto25°C)1.21.00.80.60.40.2-50-250255075100125150Junction Temperature (°C)FREQUENCY vs. TEMPERATUREPI-1123A-331OutputFrequency(Normalizedto25°C)D 7/01Typical Performance Characteristics (cont.)3246810DRAIN Voltage (V)D R A I N C u r r e n t (A )OUTPUT CHARACTERISTICSP I -1940-03300112100010400200600DRAIN Voltage (V)D R A I N C a p a c i t a n c e (p F )C OSS vs. DRAIN VOLTAGE100P I -1941-033001500300400100200200400600DRAIN Voltage (V)P o w e r (m W )DRAIN CAPACITANCE POWERP I -1942-0330017/01Notes-1) Updated package references.2) Corrected Spelling.3) Corrected Storage Temperature θJCand updated nomenclature in parameter table.4) Added G package references to Self-Protection Current Limit parameter.5) Corrected font sizes in figures.Date12/977/01 RevisionCDKOREAPower IntegrationsInternational Holdings, Inc.Rm# 402, Handuk Building649-4 Yeoksam-Dong,Kangnam-Gu,Seoul, KoreaPhone:+82-2-568-7520Fax:+82-2-568-7474e-mail: koreasales@WORLD HEADQUARTERSAMERICASPower Integrations, Inc.5245 Hellyer AvenueSan Jose, CA 95138 USAMain:+1 408-414-9200Customer Service:Phone:+1 408-414-9665Fax:+1 408-414-9765e-mail: usasales@For the latest updates, visit our Web site:Power Integrations reserves the right to make changes to its products at any time to improve reliability or manufacturability. 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Rd.,Sec. 5,Taipei, Taiwan 110, R.O.C.Phone:+886-2-2727-1221Fax:+886-2-2727-1223e-mail: taiwansales@EUROPE & AFRICAPower Integrations (Europe) Ltd.Centennial CourtEasthampstead RoadBracknellBerkshire, RG12 1YQUnited KingdomPhone:+44-1344-462-300Fax:+44-1344-311-732e-mail: eurosales@CHINAPower IntegrationsInternational Holdings, Inc.Rm# 1705, Bao Hua Bldg.1016 Hua Qiang Bei LuShenzhen, Guangdong 518031ChinaPhone:+86-755-367-5143Fax:+86-755-377-9610e-mail: chinasales@INDIA (Technical Support)Innovatech#1, 8th Main RoadVasanthnagarBangalore, India 560052Phone:+91-80-226-6023Fax:+91-80-228-9727e-mail: indiasales@APPLICATIONS HOTLINEWorld Wide +1-408-414-9660APPLICATIONS FAXWorld Wide +1-408-414-9760。
基于TOP227Y芯片的单端反激式开关电源制作
基于TOP227Y芯片的单端反激式开关电源前言虽然身边到处充斥着电子设备,所有空间几乎都被各种电磁波覆盖,但是从来没有真正留意过什么。
后来,因为偶尔需要找朋友维修一些电子设备,加之有培养孩子学一些电子电路知识的想法,于是就在不经意间走近了“近在咫尺却又远在天边”的电子世界。
开始是基于简单的需要,利用工频变压器和LM317自己设计制作了带呼吸灯的直流稳压电源比较粗糙。
后来因为要改造车载点烟器的手机充电接口,又基于34063自制车载手机充电板,使用中发现34063做的充电板虽然基本满足使用要求。
但是一直存在芯片明显发热的问题,偶尔还有电感噪声。
于是基于LM2596再做车载手机充电板。
从制作中了解到LM2596系列是3A电流输出降压开关型集成稳压芯片,它内含固定频率振荡器(150KHZ)和基准稳压器(1.23v),并具有完善的保护电路、电流限制、热关断电路等。
利用该器件只需很少的外围器件便可构成高效稳压电路。
这时才第一次听说“开关电源”(开始还以为就是带机械开关的电源呢,呵呵)。
上网查阅资料,学习,尝试,自己终于制成了一款真正的开关电源。
知识超市1、单激式变压器开关电源变压器开关电源的最大优点是,变压器可以同时输出多组不同数值的电压,改变输出电压和输出电流很容易,只需改变变压器的匝数比和漆包线截面积的大小即可;另外,变压器初、次级互相隔离,不需共用同一个地。
因此,变压器开关电源也有人把它称为离线式开关电源。
这里的离线并不是不需要输入电源,而是输入电源与输出电源之间没有导线连接,完全是通过磁场偶合传输能量。
变压器开关电源采用变压器把输入输出进行电器隔离的最大好处是,提高设备的绝缘强度,降低安全风险,同时还可以减轻EMI 干扰,并且还容易进行功率匹配。
变压器开关电源有单激式变压器开关电源和双激式变压器开关电源之分,单激式变压器开关电源普遍应用于小功率电子设备之中,因此,单激式变压器开关电源应用非常广泛。
而双激式变压器开关电源一般用于功率较大的电子设备之中,并且电路一般也要复杂一些。
间接代换P1014AP10的两种方法
龙源期刊网
间接代换P1014AP10的两种方法
作者:郑秀峰
来源:《卫星电视与宽带多媒体》2012年第06期
间接代换P1014AP10的两种方法
NCP1014是美国安森美半导体公司(ON Semiconductor)研制的电源管理芯片,同系列
的还有NCP1010、NCP1011、NCP1012、NCP1013,在外星人、地球人、诺普斯、Glomax等品牌数字机的开关电源中采用NCP1014。
如NCP1014损坏后可用同系列或TYN264P-268P直接代换,如无元件供直接代换,可考虑用外围电路简捷的其他电源管理芯片间接代换,当然要对原电路进行稍加改动,需改动的电路部分越少越好,有时有可能还需要增加几个元件。
图1、图2分别为用VIPer22A、TOP224Y间接代换NCP1014电路原理图,是在Glomax 5066型数字卫星接收机原开关电源的基础上进行的,“×”处为切断的电路处,虚线为修改的连接线。
代换时,先将损坏的P1014AP10拆下,按照VIPer22A或TOP224Y应用电路改动,重新连线即可。
代换时应注意原电路中其他元件是否有损坏的情况,否则代换后也不能正常工作。
用TOP224Y代换时,需在控制端(C)和源极(S)间增加一个电阻R(10-47Ω)、一个电解电容C(47-220μF/16V),还应根据TOP224Y芯片温升情况决定是否加装散热片。
TOP开关电源芯片工作原理及应用电路资料
TOP开关电源芯片工作原理及应用电路1.什么叫TOP开关电源芯片TOP开关电源的芯片组是三端离线式脉宽调制单片开关集成电路TOP(ThreeterminalofflinePWM)的简称,TOP将PWM控制器与功率开关MOSFET合二为一封装在一起,。
采用TOP开关集成电路设计开关电源,可使电路大为简化,体积进一步缩小,成本也明显降低。
2.TOP开关结构及工作原理2.1 结构TOP开关集各种控制功能、保护功能及耐压700V的功率开关MOSFET 于一体,采用TO220或8脚DIP封装。
少数采用8脚封装的TOP开关,除D、C两引脚外,其余6脚实际连在一起,作为S端,故仍系三端器件。
三个引出端分别是漏极端D、源极端S和控制端C。
其中,D是内装MOSFET的漏极,也是内部电流的检测点,起动操作时,漏极端由一个内部电流源提供内部偏置电流。
控制端C控制输出占空比,是误差放大器和反馈电流的输入端。
在正常操作时,内部的旁路调整端提供内部偏置电流,且能在输入异常时,自动锁定保护。
源极端S是MOSFET的源极,同时是TOP开关及开关电源初级电路的公共接地点及基准点。
图1 为TOP开关电源芯片的内部结构电路图图1TOP开关内部工作原理框图2.2工作原理TOP包括10部分,其中Zc为控制端的动态阻抗,RE是误差电压检测电阻。
RA与CA构成截止频率为7kHz的低通滤波器。
主要特点是:(1)前沿消隐设计,延迟了次级整流二级管反向恢复产生的尖峰电流冲击;(2)自动重起动功能,以典型值为5%的自动重起动占空比接通和关断;(3)低电磁干扰性(EMI),TOP系列器件采用了与外壳的源极相连,使金属底座及散热器的dv/dt=0,从而降低了电压型控制方式与逐周期峰值电流限制;(4)电压型控制方式与逐周期峰值电流限制。
下面简要叙述一下:(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。
TOP223Y开关电源设计
多路输出式单片开关电源的电路设计(单片开关电源技术讲座之三)河北科学大学沙占友庞志锋武卫东(石家庄050054)摘要:单片开关电源是国际上90年代才开始流行的新型开关电源芯片。
本文阐述其多路输出式电路设计方法。
关键词:单片开关电源多路输出电路设计中图法分类号:TN86文献标识码:A文章编号:0219-2713(2000)10-545-04许多家电产品(如电视机、机顶盒解码器、录像机)都需要由多路稳压电源来供电。
在电子仪器、自控装置中也要给各种模拟与数字电路提供多路电源。
利用单片开关电源可实现多路电压输出。
下面通过一个典型实例来详细介绍多路输出式开关电源的优化设计。
1电路设计方案1.1确定多路输出的技术指标假定要设计的开关电源具有三路输出:主输出UO1(5V,2A,10W),辅助输出为UO2(12V,,)和UO3(30V,20mA,)。
总输出功率为25W。
技术指标详见表1。
各路输出的稳压性能对于电路结构和高频变压器的设计至关重要。
通常,主输出的稳定性要高于辅助输出。
现将+5V作为主输出,专门供CMOS,TTL数字电路使用,其负载调整率SI≤±1%,其余两路优于±5%。
1.2确定反馈电路多路输出的反馈电路有四种类型:基本反馈电路;改进型基本反馈电路;配稳压管的光耦反馈电路;配TL431的光耦反馈电路。
以第四种电路的稳压性能为最佳。
利用表2可选定反馈电路。
需要指出,多路输出要比单路输出的SI值高,并且主输出指标优行辅助输出。
表2可供多路输出选择的四种反馈电路配TL431的光耦反馈电路±1%≤5%由TL431提供高稳定度的参考电压,主输出作为主要反馈信号,其余各路输出按一定比例反馈。
(1)基本反馈电路是利用反馈绕组间接获取输出电压的变化信号,因此不需要使用光耦合器。
该方案的电路最为简单,但开关电源的稳定性不高,难于把负载调整率SI降至±5%以下。
若仅为改善轻载时的负载调整率,可在输出端并联一只合适的稳压管,使其稳定电压UZ=U01,此时轻载下的SI<± 5%。
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。
TOP与UC3842的区别
开关电源基础基础知识1.什么是开关电源:开关电源就是,通过电路控制开关管,进行高速的导通和截至,将直流电转换为交流电,提供给高频变压器进行变压,从而产生出一组或多组电压。
一般说来,开关频率的取值在30KHz到150KHz之间。
2.开关电源的主要部分:1) 整流滤波部分:这一部分的主要工作,是将交流转化为直流,提供给开关电源变压器的初级线圈。
事实上,由于工频输入的频率为50Hz,而开关管工作的频率为30~150K Hz,在开关电源容量不大,并且要求也不太高的情况下,可以考虑省去母线滤波电路,仅留下整流部分即可。
不过,这是以增加电路的损耗,因为开关电源总是要不断的调节自身的PWM波的占空比,以达到稳压的目的。
2) 逆变部分:通过PWM产生芯片,控制开关管的导通与关断。
开关管开通时,母线对变压器进行充电,电能转化为磁能,存储在变压器中;开关管关断时,之前存储在变压器中的磁能,则以电能的方式释放出来。
这其中,很重要的一个环节,就是闭环的调节。
通过将输出电压,与我们设定的基准进行比较,并参考比较得出的结果,用以调节输出PWM波的占空比:电压偏低时,增大占空比;电压偏高时,减小占空比。
以此来达到稳压的目的。
开关电源的调试,主要是针对这一部分。
3) 输出滤波部分:对变压器输出的波形进行滤波,以得到稳定的直流输出。
3. 为什么要学习开关电源:相对于现有的电源模块来说,板载开关电源具有很多的优势,输入范围宽,输出电压的组数和每组电压值可以自行设定,此外,价格也比较便宜。
也许我们在没有涉及到一个完整的产品的时候,还不会感觉到开关电源的重要性;平时我们做做实验,也是现成的开关电源直接使用。
但是,仔细想想,一个投入使用的产品,用户提供的永远只有50Hz的市电。
那么,我们的线路板上的芯片,集成,器件等等,它们使用的电源,必将由开关电源来提供。
一般说来,只要线路板上,对电源电压有一定要求的情况下,开关电源必不可少。
此外,基于开关电源的产品,现在也逐渐的开始热起来。
TOP222Y
TOP221—227TOPSwitch—II系列三端离线式PWM开关产品主要性能:1.最低成本和最少元器件数量的开关解决方案。
2.与线性电源相比在输出功率5W以上的电路中最具竞争优势。
3.具有非常低的AC/DC变换损耗,转换的效率高达90%。
4.芯片内部集成了自动复位启动和限流功能电路。
5.为了实现系统的安全保护,芯片内部还具有一个触发式热关断电路。
6.可构成反激式、正激式、升压式或降压式拓扑电路。
7.可稳定工作于不连续与连续传到模式。
8.SOURCE端连接到散热片上降低了EMI。
9.使用专用设计工具软件,设计更省时省力。
图1、典型的反激电路应用实例简介第二代的TOPSwitch—II系类芯片与第一代比起来有更高的性价比,第二代的TOPSwitch —II芯片拓展了输出功率,输入AC电网电压100/115/230V的100W扩大到150W,从输入AC 电网电压85—265V的输入功率从50W扩大到90W,由于采用了先进的技术和工艺,因此可以拓展到电视、监视器、声频放大器等应用领域。
许多有效的电路被集成在芯片内部,使PCB 的面积得到有效的减少,使宽输入电网电压范围的电源电路设计变得非常容易。
标准的PDIP-8L封装形势减小了低功率、高频率应用的成本。
这种封装使用了6个标准铅锡引出端将内部热量直接传输到PCB上,省去了散热片的成本,该系列的TOPSwitch芯片合并了所有的功能,将开关模式控制系统汇集于具有3个引出端的IC中,芯片内部集成了Power MOSFET,PWM控制器、高压启动电路、环形补偿和故障保护电路。
注释:1、封装TO-220/32、封装DIP-8或SMD-83、110/115VAC加倍输入装置4、假设适当的散热条件使TOPSwitch的结温在100摄氏度以下5、1当中的焊点为6.45平方厘米,2的敷铜(610gm/2m),PMAX 是在所示条件下连续状态下输出的实际最大功率,在给定条件下连续输出功率能力取决与周围环境的温度、变压器设计、效率要求、最小指定输入电压以及输入储能电容等等 7、在TOPSwitch-II应用过程中要考虑的一些部分可以参照已有的TOPSwitch的设计。
电源电路图详解
电源电路图详解!用电路元件符号表示电路连接的图,叫电路图。
电路图是人们为研究、工程规划的需要,用物理电学标准化的符号绘制的一种表示各元器件组成及器件关系的原理布局图,可以得知组件间的工作原理,为分析性能、安装电子、电器产品提供规划方案。
电路图是电子工程师必学的基本技能之一,本文集合了稳压电源、DCDC转换电源、开关电源、充电电路、恒流源相关的经典电路资料,为工程师提供最新鲜的电路图参考资料,超全超详细,只能帮你到这了!一、稳压电源1、3~25V电压可调稳压电路图此稳压电源可调范围在3.5V~25V之间任意调节,输出电流大,并采用可调稳压管式电路,从而得到满意平稳的输出电压。
工作原理:经整流滤波后直流电压由R1提供给调整管的基极,使调整管导通,在V1导通时电压经过RP、R2使V2导通,接着V3也导通,这时V1、V2、V3的发射极和集电极电压不再变化(其作用完全与稳压管一样)。
调节RP,可得到平稳的输出电压,R1、RP、R2与R3比值决定本电路输出的电压值。
元器件选择:变压器T选用80W~100W,输入AC220V,输出双绕组AC28V。
FU1选用1A,FU2选用3A~5A。
VD1、VD2选用6A02。
RP选用1W左右普通电位器,阻值为250K~330K,C1选用3300µF/35V电解电容,C2、C3选用0.1µF 独石电容,C4选用470µF/35V电解电容。
R1选用180~220Ω/0.1W~1W,R2、R4、R5选用10KΩ、1/8W。
V1选用2N3055,V2选用3DG180或2SC3953,V3选用3CG12或3CG80。
2、10A3~15V稳压可调电源电路图无论检修电脑还是电子制作都离不开稳压电源,下面介绍一款直流电压从3V到15V连续可调的稳压电源,最大电流可达10A,该电路用了具有温度补偿特性的,高精度的标准电压源集成电路TL431,使稳压精度更高,如果没有特殊要求,基本能满足正常维修使用,电路见下图。
TOP224P芯片简介
TOP224P芯片简介1引言美国TOPSWitch公司生产的第一代TOP开关芯片在开关电源的设计中已得到了广泛应用。
目前,该公司又最新推出了第二代开关芯片TOPSWitch-Ⅱ系列,与第一代TOP开关相比,性能有很大提高,AD/DC效率高达90%,并具有输出功率范围大,成本低,集成化程度高,电路设计简单等特点。
芯片内的许多电路都作了改进,使开关电源的设计更加容易。
本文应用的TOP224P 是TOPSWitch-Ⅱ系列中的芯片。
2TOP224P芯片简介2.1管脚介绍该芯片由漏极端、控制端、源极端三个管脚组成。
漏极端(DRAIN脚)与输出MOSFET漏极连接。
启动时,提供内部偏置电流,控制端(CONTROL脚)控制输出占空比,是误差放大器和反馈电流的输入端。
正常工作时,由内部并联稳压器提供内部偏置电流,也可以作电流旁路和自动启动/补偿电路电容的接点,源极端(SOURCE 脚)和输出MOSFET的源极连接,也是开关电源初级电路的公共点和参考点。
2.2芯片内部工作原理介绍芯片内部工作原理框图如图1所示。
该芯片由MOSFET.PWM控制器、高压启动电路环路补偿和故障保护电路等部分组成。
具体工作过程如下:在控制端环路振荡电路的控制下,漏极端有电流输入芯片提供开环输入,该输入通过并联稳压运放误差放大器时,由控制端进行闭环调整,改变IFB,经PWM控制MOSFET的输出占空比,最后达到动态平衡。
图1芯片内部工作原理框图2.3芯片功能特点介绍TOP224P是一个自编置、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,省去了用于电流传导和提供启动偏置电流的外接电阻。
在正常工作时,内部MOSFET输出脉冲的占空比随着CONTROL脚电流的增加而线性减少。
TOP224P通过高压电流源的接通和断开,使控制电压VC保持在4.7-5.7V之间。
芯片内部电压都取自具有温度补偿的带隙基准电压,能产生可微调的温度补偿电流源,用来精确地调节振荡的频率和MOSFET的栅极驱动电流。
TOP系列电源(带变压器数据,参数精确)(精)
TOP22X系列虽然出来得比较早,但外围简单、高效,适合初学者制作。
图下面的是量产的真实数据。
变压器都是PC40材质。
同样适合100KHZ的其它芯片驱动的单端反激式开关电源!1. 12V/1A,12W电源。
IC用TOP223Y,100KHz。
磁芯:EE19,气息:0.15mm, 初级电感:950uH,初级:直径0.21单线饶110T,次级:0.41*2绕11T,反馈:8T2. 12V/1.5A,18W电源。
IC用TOP223Y,100KHz。
磁芯:EE22,气息:0.2mm, 初级电感:900uH,初级:直径0.26单线饶85T,次级:0.47*3绕10T,反馈:8T3. 12V/2A,24W电源。
IC用TOP223Y,100KHz。
磁芯:EE25,气息:0.25mm, 初级电感:850uH,初级:直径0.33单线饶85T 次级:0.47*4绕10T,反馈:8T4. 12V/2.5A,30W电源。
IC用TOP223Y,100KHz。
磁芯:PQ2020,气息:0.25mm, 初级电感:800uH,初级:直径0.33单线饶75T,次级:0.47*5绕9T,反馈:6T5. 12V/3A,36W电源。
IC用TOP224Y,100KHz。
磁芯:EC28,气息:0.25mm, 初级电感:730uH,初级:直径0.33单线饶60T,次级:0.47*5绕8T,反馈:5T6. 12V/4.2A,50W电源。
IC用TOP224Y,100KHz。
磁芯:PQ2620,气息:0.25mm, 初级电感:700uH,初级:直径0.33单线饶50T,次级:0.47*8绕6T,反馈:4T7. 12V/5A,75W电源。
IC用TOP225Y,100KHz。
磁芯:PQ2625,气息:0.3mm, 初级电感:600uH,初级:直径0.41单线饶48T,次级:0.47*8绕6T,反馈:4T8. 12V/8.1A,100W电源。
IC用TOP227Y,100KHz。
常用开关电源芯片大全
常用开关电源芯片大全第1章 DC-DC电源变换器 / 基准电压源DC-DC 电源变换器1.低噪声电荷泵 DC-DC电源变换器 AAT3113/AAT31142.低功耗开关型 DC-DC电源变换器 ADP30003.高效 3A 开关稳压器 AP15014.高效率无电感 DC-DC电源变换器 FAN56605.小功率极性反转电源变换器ICL76606.高效率 DC-DC电源变换控制器 IRU30377.高性能降压式 DC-DC电源变换器 ISL64208.单片降压式开关稳压器 L49609.大功率开关稳压器 L4970A降压式开关稳压器L4971高效率单片开关稳压器L4978高效率升压 / 降压式 DC-DC电源变换器L5970降压式 DC-DC电源变换器LM157214.高效率 1A 降压单片开关稳压器 LM1575/LM2575/LM2575HV降压单片开关稳压器LM2576/LM2576HV16.可调升压开关稳压器 LM2577降压开关稳压器LM259618.高效率 5A 开关稳压器 LM267819.升压式 DC-DC电源变换器 LM2703/LM270420.电流模式升压式电源变换器LM273321.低噪声升压式电源变换器 LM275022.小型 75V 降压式稳压器 LM500723.低功耗升 / 降压式 DC-DC电源变换器 LT107324.升压式 DC-DC电源变换器 LT161525.隔断式开关稳压器 LT172526.低功耗升压电荷泵 LT175127.大电流高频降压式 DC-DC电源变换器 LT176528.大电流升压变换器 LT193529.高效升压式电荷泵 LT193730.高压输入降压式电源变换器LT1956升压式电源变换器LT196132. 高压升 / 降压式电源变换器LT343333.单片 3A 升压式 DC-DC电源变换器 LT343634.通用升压式 DC-DC电源变换器 LT346035.高效率低功耗升压式电源变换器LT3464升压式 DC-DC电源变换器LT346737.大电流高效率升压式 DC-DC电源变换器 LT378238.微型低功耗电源变换器 LTC1754单片同步降压式稳压器LTC187540. 低噪声高效率降压式电荷泵LTC191141.低噪声电荷泵 LTC3200/LTC3200-542.无电感的降压式 DC-DC电源变换器 LTC325143.双输出 / 低噪声 / 降压式电荷泵 LTC325244.同步整流 / 升压式 DC-DC电源变换器 LTC340145.低功耗同步整流升压式 DC-DC电源变换器 LTC340246.同步整流降压式 DC-DC电源变换器 LTC340547.双路同步降压式 DC-DC电源变换器 LTC340748.高效率同步降压式 DC-DC电源变换器 LTC341649.微型 2A 升压式 DC-DC电源变换器 LTC3426两相电流升压式DC-DC电源变换器LTC342851.单电感升 / 降压式 DC-DC电源变换器 LTC344052.大电流升 / 降压式 DC-DC电源变换器 LTC3442同步升压式DC-DC电源变换器LTC345854.直流同步降压式 DC-DC电源变换器 LTC370355.双输出降压式同步 DC-DC电源变换控制器 LTC373656.降压式同步 DC-DC电源变换控制器 LTC377057.双 2相 DC-DC电源同步控制器 LTC380258.高性能升压式 DC-DC电源变换器 MAX1513/MAX151459.精简型升压式 DC-DC电源变换器 MAX1522/MAX1523/MAX152460.高效率 40V 升压式 DC-DC电源变换器 MAX1553/MAX155461.高效率升压式 LED 电压调治器 MAX1561/MAX159962.高效率 5路输出 DC-DC电源变换器 MAX156563.双输出升压式 DC-DC电源变换器 MAX1582/MAX1582Y64.驱动白光 LED的升压式 DC-DC电源变换器 MAX158365.高效率升压式 DC-DC电源变换器 MAX1642/MAX1643降压式开关稳压器MAX164467.高效率升压式 DC-DC电源变换器 MAX1674/MAX1675/MAX167668.高效率双输出 DC-DC电源变换器 MAX167769.低噪声 1A 降压式 DC-DC电源变换器 MAX1684/MAX168570.高效率升压式 DC-DC电源变换器 MAX169871.高效率双输出降压式 DC-DC电源变换器 MAX171572.小体积升压式 DC-DC电源变换器 MAX1722/MAX1723/MAX172473.输出电流为 50mA的降压式电荷泵 MAX173074.升 / 降压式电荷泵 MAX175975.高效率多路输出 DC-DC电源变换器 MAX1800同步整流降压式稳压型MAX1830/MAX183177.双输出开关式 LCD电源控制器 MAX187878.电流模式升压式 DC-DC电源变换器 MAX189679.拥有复位功能的升压式 DC-DC电源变换器 MAX194780.高效率 PWM降压式稳压器 MAX1992/MAX199381.大电流输出升压式 DC-DC电源变换器 MAX61882.低功耗升压或降压式 DC-DC电源变换器 MAX629升压式 DC-DC电源变换器MAX668/MAX66984.大电流 PWM降压式开关稳压器 MAX724/MAX72685.高效率升压式 DC-DC电源变换器 MAX756/MAX75786.高效率大电流 DC-DC电源变换器 MAX761/MAX76287.隔断式 DC-DC电源变换器 MAX8515/MAX8515A88.高性能 24V 升压式 DC-DC电源变换器 MAX872789.升/ 降压式 DC-DC电源变换器 MC33063A/MC34063A升压 / 降压 / 反向 DC-DC电源变换器MC33167/MC3416791.低噪声无电感电荷泵 MCP1252/MCP125392.高频脉宽调制降压稳压器 MIC220393.大功率 DC-DC升压电源变换器 MIC229594.单片微型高压开关稳压器 NCP1030/NCP103195.低功耗升压式 DC-DC电源变换器 NCP1400A96.高压 DC-DC电源变换器 NCP140397.单片微功率高频升压式 DC-DC电源变换器 NCP141098.同步整流 PFM步进式 DC-DC电源变换器 NCP142199.高效率大电流开关电压调整器NCP1442/NCP1443/NCP1444/NCP1445 100.新式双模式开关稳压器 NCP1501101.高效率大电流输出 DC-DC电源变换器 NCP1550102.同步降压式 DC-DC电源变换器 NCP1570103.高效率升压式 DC-DC电源变换器 NCP5008/NCP5009104.大电流高速稳压器 RT9173/RT9173A105.高效率升压式 DC-DC电源变换器 RT9262/RT9262A106.升压式 DC-DC电源变换器 SP6644/SP6645107.低功耗升压式 DC-DC电源变换器 SP6691108.新式高效率 DC-DC电源变换器 TPS54350109.无电感降压式电荷泵 TPS6050x110.高效率升压式电源变换器 TPS6101x恒流白色 LED 驱动器 TPS61042112.拥有 LDO输出的升压式 DC-DC电源变换器 TPS6112x113.低噪声同步降压式 DC-DC电源变换器 TPS6200x114.三路高效率大功率 DC-DC电源变换器 TPS75003115.高效率 DC-DC电源变换器 UCC39421/UCC39422控制升压式DC-DC电源变换器XC6371117.白光 LED 驱动专用 DC-DC电源变换器 XC9116 同步整流降压式DC-DC电源变换器XC9215/XC9216/XC9217 119.稳压输出电荷泵 XC9801/XC9802120.高效率升压式电源变换器 ZXLB1600线性 / 低压差稳压器121. 拥有可关断功能的多端稳压器BAXXX122.高压线性稳压器 HIP5600123.多路输出稳压器 KA7630/KA7631124.三端低压差稳压器 LM2937125.可调输出低压差稳压器 LM2991126.三端可调稳压器 LM117/LM317127.低压降 CMOS500mA线性稳压器 LP38691/LP38693 128. 输入电压从 12V 到 450V 的可调线性稳压器LR8特别低压降稳压器(VLDO) LTC3025130. 大电流低压差线性稳压器LX8610负输出低压差线性稳压器MAX1735低压差线性稳压器MAX8875133. 带开关控制的低压差稳压器MC33375134. 带有线性调治器的稳压器MC33998低压差固定及可调正稳压器NCP1117136. 低静态电流低压差稳压器NCP562/NCP563137. 拥有使能控制功能的多端稳压器PQxx138.五端可调稳压器 SI-3025B/SI-3157B低压差线性稳压器SPX2975140.五端线性稳压器 STR20xx141.五端线性稳压器 STR90xx142.拥有复位信号输出的双路输出稳压器TDA8133143.拥有复位信号输出的双路输出稳压器TDA8138/TDA8138A 144.带线性稳压器的升压式电源变换器TPS6110x145.低功耗 50mA低压降线性稳压器 TPS760xx146. 高输入电压低压差线性稳压器XC6202147. 高速低压差线性稳压器XC6204148. 高速低压差线性稳压器XC6209F149. 双路高速低压差线性稳压器XC6401基准电压源150.新式 XFET基准电压源 ADR290/ADR291/ADR292/ADR293 151.低功耗低压差大输出电流基准电压源MAX610x152.低功耗基准电压源 MAX6120精美基准电压源MC1403基准电压源MCP1525/MCP1541155. 低功耗精美低压降基准电压源REF30xx/REF31xx156.精美基准电压源 TL431/KA431/TLV431A第 2章 AC-DC变换器及控制器1.厚膜开关电源控制器 DP104C2.厚膜开关电源控制器 DP308P系列高电压功率变换控制器DPA423/DPA424/DPA425/DPA4264. 电流型开关电源控制器FA13842/FA13843/FA13844/FA138455.开关电源控制器 FA5310/FA5311开关电源控制器FAN75567.绿色环保的 PWM开关电源控制器 FAN7601型开关电源控制器FS6M07652R9.开关电源功率变换器 FS6Sxx10.降压型单片 AC-DC变换器 HV-2405E11.新式反激准谐振变换控制器ICE1QS01电源功率变换器KA1M088013.开关电源功率变换器 KA2S0680/KA2S088014.电流型开关电源控制器 KA38xx型开关电源功率变换器KA5H0165R型开关电源功率变换器KA5Qxx型开关电源功率变换器KA5Sxx18.电流型高速 PWM控制器 L499019.拥有待机功能的 PWM初级控制器 L599120.低功耗离线式开关电源控制器L6590SWITCH TN系列电源功率变换器LNK304/LNK305/LNK306SWITCH 系列电源功率变换器LNK500/LNK501/LNK52023. 离线式开关电源控制器M51995A电源控制器M62281P/M62281FP25.高频率电流模式 PWM控制器 MAX5021/MAX502226.新式 PWM开关电源控制器 MC4460427.电流模式开关电源控制器 MC4460528.低功耗开关电源控制器 MC4460829.拥有 PFC功能的 PWM电源控制器 ML482430.液晶显示器背光灯电源控制器ML487631.离线式电流模式控制器 NCP120032.电流模式脉宽调制控制器 NCP120533.准谐振式 PWM控制器 NCP120734.低成本离线式开关电源控制电路NCP121535.低待机能耗开关电源 PWM控制器 NCP1230系列自动电压切换控制开关STR8xxxx37. 大功率厚膜开关电源功率变换器STR-F665438. 大功率厚膜开关电源功率变换器STR-G865639.开关电源功率变换器 STR-M6511/STR-M652940.离线式开关电源功率变换器STR-S5703/STR-S5707/STR-S570841.离线式开关电源功率变换器STR-S6401/STR-S6401F/STR-S6411/STR-S6411F 442.开关电源功率变换器 STR-S651343. 离线式开关电源功率变换器TC33369~ TC3337444.高性能 PFC与 PWM组合控制集成电路 TDA16846/TDA1684745.新式开关电源控制器 TDA1685046.“绿色”电源控制器 TEA150447. 第二代“绿色”电源控制器TEA150748. 新式低功耗“绿色”电源控制器TEA153349.开关电源控制器 TL494/KA7500/MB3759Switch Ⅰ系列功率变换器TNY253、 TNY254、 TNY255Switch Ⅱ系列功率变换器TNY264P~ TNY268GSwitch(Ⅱ)系列离线式功率变换器TOP209~ TOP227 Switch-FX系列功率变换器TOP232/TOP233/TOP234 Switch-GX系列功率变换器TOP242~ TOP25055.开关电源控制器 UCX84X56.离线式开关电源功率变换器VIPer12AS/VIPer12ADIP57.新一代高度集成离线式开关电源功率变换器 VIPer53 第 3章功率因数校正控制 / 节能灯电源控制器1.电子镇流器专用驱动电路BL83012.零电压开关功率因数控制器FAN48223.功率因数校正控制器 FAN75274.高电压型 EL 背光驱动器 HV826场致发光背光驱动器IMP525/IMP5606.高电压型 EL 背光驱动器 / 反相器 IMP8037.电子镇流器自振荡半桥驱动器IR21568.单片荧光灯镇流器 IR21579.调光电子镇流器自振荡半桥驱动器IR215910.卤素灯电子变压器智能控制电路IR216111.拥有功率因数校正电路的镇流器电路IR216612.单片荧光灯镇流器 IR216713.自适应电子镇流器控制器 IR252014.电子镇流器专用控制器 KA754115.功率因数校正控制器 L656116.过渡模式功率因数校正控制器L656217.集成背景光控制器 MAX8709/MAX8709A18.功率因数校正控制器 MC33262/MC3426219.固定频率电流模式功率因数校正控制器NCP1653场致发光灯高压驱动器SP440321.功率因数校正控制器 TDA4862/TDA486322.有源功率因数校正控制器 UC385423.高频自振荡节能灯驱动器电路VK05CFL24.大功率高频自振荡节能灯驱动器电路 VK06TL 第4章充电控制器1. 多功能锂电池线性充电控制器AAT36802. 可编程快速电池充电控制器BQ20003. 可进行充电速率补偿的锂电池充电管理器BQ20574.锂电池充电管理电路 BQ2400x5.单片锂电池线性充电控制器BQ2401x接口单节锂电池充电控制器BQ2402x同步开关模式锂电池充电控制器BQ241008. 集成 PWM开关控制器的快速充电管理器BQ29549. 拥有电池电量计量功能的充电控制器DS277010.锂电池充电控制器 FAN7563/FAN7564线性锂 / 锂聚合物电池充电控制器ISL629212.锂电池充电控制器 LA5621M/LA5621V通用充电控制器LT1571恒流 / 恒压电池充电控制器LT176915. 线性锂电池充电控制器LTC173216. 带热调治功能的1A 线性锂电池充电控制器LTC173317. 线性锂电池充电控制器LTC173418. 新式开关电源充电控制器LTC198019. 开关模式锂电池充电控制器LTC4002锂电池充电器LTC400621.多用途恒压 / 恒流充电控制器 LTC4008锂离子 / 锂聚合物电池充电控制器LTC405223.可由 USB端口供电的锂电池充电控制器LTC405324.小型 150mA锂电池充电控制器 LTC405425.线性锂电池充电控制器LTC405826.单节锂电池线性充电控制器LTC405927.独立线性锂电池充电控制器LTC406128.镍镉 / 镍氢电池充电控制器M62256FP29.大电流锂 / 镍镉 / 镍氢电池充电控制器 MAX150130.锂电池线性充电控制器MAX150731.双输入单节锂电池充电控制器MAX1551/MAX155532.单节锂电池充电控制器MAX167933.小体积锂电池充电控制器MAX1736接口单节锂电池充电控制器MAX181135.多节锂电池充电控制器MAX187336.双路输入锂电池充电控制器MAX187437.单节锂电池线性充电控制器MAX189838.低成本 / 多种电池充电控制器MAX190839.开关模式单节锂电池充电控制器MAX1925/MAX192640.快速镍镉 / 镍氢充电控制器 MAX2003A/MAX200341.可编程快速充电控制器 MAX712/MAX71342.开关式锂电池充电控制器 MAX74543.多功能低成本充电控制器 MAX846A44.拥有温度调治功能的单节锂电池充电控制器MAX8600/MAX860145.锂电池充电控制器 MCP73826/MCP73827/MCP7382846.高精度恒压 / 恒流充电器控制器 MCP73841/MCP73842/MCP73843/MCP73844 647.锂电池充电控制器 MCP73861/MCP7386248.单节锂电池充电控制器 MIC7905049.单节锂电池充电控制器 NCP180050.高精度线性锂电池充电控制器VM7205。
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绪论开关电源(Switched Mode Power Supply,SMPS)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—直流电能的变换。
其功率从零点几瓦到数十千瓦,被广泛用于生活、生产、科研、军事等各个领域。
比如:小到彩色电视机、DVD播放机等家用电器、大到飞机、卫星、导弹、舰船中,都大量采用了开关电源。
开关电源的核心为电力电子开关电路,根据负载对电源提出的输出稳压或稳流特性的要求,利用反馈控制电路,采用占空比控制方法,对开关电路进行控制。
脉宽调制(PWM)技术的发展,导致了PWM开关电源问世(PWM开关电源的特点是用20KHz的载波进行脉冲宽度调制,电源的效率可达65%~70%),大幅度节约了能源,引起了人们的广泛关注,在电源技术发展史上被誉为20KHz革命。
高频化使开关电源装置空前的小型化,并使其进入更广泛的领域,特别是推动了高新技术产品的小型化、轻便化,在节约资源及保护环境方面具有深远的意义。
随着电子技术的高速发展,电子设备的应用领域越来越广,与人们的工作、生活的关系日益密切。
但是,任何电子设备都离不开可靠的电源,它们对电源的要求也越来越高。
并且,随着集成芯片尺寸的不断减小,处理速度越来越高,需要更加小型化、轻量化的电源(磁性元件和电容的体积、重量应随之减小);未来的绿色电源要求开关电源的效率更高,性能更好,可靠性更高等。
这一切将促进开关电源的不断发展和进步。
开关电源体积小、效率高,被誉为高效节能电源,现已成为稳压电源的主导产品。
当今开关电源正向着集成化、智能化的方向发展。
高度集成、功能强大的开关型稳压电源代表着开关电源发展的主流方向。
本论文主要围绕当前流行的集成开关电源芯片进行小功率开关型稳压电源特性的研究。
本文采用TOP224Y研制了一款单片开关电源,论文给出了外围电路各部分的详细设计方法,并进行了参数计算,通过实测结果分析,验证了理论的可行性。
具有较强的适用性。
本设计的交流输入电压范围是AC140V~240V,该电源能同时实现输入欠压保护、过压保护等功能。
主要采用TOP224Y、PC817、TL431等专用芯片以及其他的电路元件相配合来完成。
本主要内容如下:根据开关型稳压电源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,具有体积小、重量轻、噪音小,以及可靠性高等新型电源特点,设计并制作出一种额定输出功率为40W的通用小型开关电源。
1开关电源的基本类型开关电源的分类方法有多种。
按电路的输出稳压控制方式分类可分为脉冲宽度调制(PWM)式、脉冲频率调制(PFM)式和脉冲调频调宽式三种;按触发方式分类可分为自激式开关电源和它激式开关电源;按电路的输出取样方式分类可分为直接输出取样和间接输出取样;按功率开关管的连接方式,可分为单端正激开关电源、单端反激开关电源、半桥开关电源和全桥开关电源;按功率开关管与电源供电、储能电感、稳压电压的输出方式,可分为串联开关电源和并联开关电源等。
下面我们介绍几种开关电源。
(1)单端正激式开关电源单端正激式开关电源的典型电路如图1-1所示。
它与单端反激式电路在形式上相似,但工作情形不同。
当开关管VT1导通时, VD2也导通,这时电网向负载传送能量,滤波电感L储存能量;当开关管VT1截止时,电感L通过续流二极管VD3继续向负载释放能量。
在电路中还设有箝位线圈与二极管VD1,它可以将开关管VT1的最高电压限制在两倍电源电压之间。
电路中脉冲的占空比不能大于50%。
由于这种电路在开关管VT1导通时,通过变压器向负载传送能量,所以输出功率范围大,可输出50~200W 的功率。
但变压器结构复杂,体积也较大。
因此,实际应用并不多。
图1-1单端正激式开关电源(2) 单端反激式开关电源单端反激式开关电源的典型电路如图1-2所示。
当开关管VT1导通时,输入侧的电能以磁能的形式存储在变压器的初级线圈中,由于同名端的关系,次级侧二极管VD1不导通,负载没有电流流过。
当功率开关晶体管VT1断开时,变压器次级绕组以输出电压UO为负载供电,并对变压器进行消磁。
图1-2单端反激式开关电源单端反激式开关电源电路简单,所用元件少,输出电压即可高于输入电压又可低于输入电压,一般适用在输出功率为200W以下的开关电源中。
(3) 自激式开关稳压电源自激式开关电源的典型电路如图1-3所示。
接入电源后R1给开关管VT1提供启动电流,使VT1导通,其集电极电流Ic在L1中线性增长,在L2中感应出使VT1基极为正,发射极为负的正反馈电压,使VT1很快饱和。
同时,感应电压给C1充电。
随着C1充电电压的增高,VT1基极电位逐渐变低并退出饱和区,Ic减小,在L2中感应出使VT1基极为负、发射极为正的电压,使VT1迅速截止,这时二极管VD1导通,高频变压器T初级绕组中的储能释放给负载。
在VT1截止时,L2中没有感应电压,直流供电输入电压又经R1给C1反向充电,逐渐提高VT1基极电位,使其重新导通,再次达到饱和状态,电路就这样重复振荡下去。
像单端反激式开关电源那样,由变压器T的次级绕组向负载输出所需的电压。
自激式开关电源中的开关管起着开关及振荡的双重作用,也省去了控制电路。
电路中由于负载位于变压器的次级且工作在反激状态,具有输入和输出相互隔离的优点。
这种电路不仅适用于大功率电源,亦适用于小功率电源。
图1-3自激式开关电源(4) 推挽式开关电源推挽式开关电源的典型电路如图1-4所示。
它属于双端式变换电路,使用两个开关管VT1和VT2,在外激励方波信号的控制下交替导通与截止,在变压器T次级绕组得到方波电压,经整流滤波变为所需要的直流电压。
图1-4推挽式开关电源这种电路的优点是两个开关管容易驱动,缺点是开关管的耐压要达到两倍电路峰值电压。
电路的输出功率较大,一般在100~500W范围内。
(5) 降压式开关电源降压式开关电源的典型电路如图1-5所示。
当开关管VT1导通时,二极管VD1截止,输入的整流电压经VT1和L向C充电,这一电流使电感L中的储能增加。
当开关管VT1截止时,电感L感应出左负右正的电压,经负载RL和续流二极管VD1释放电感L中存储的能量,维持输出直流电压不变。
电路输出直流电压的高低由加在VT1基极上的脉冲宽度确定。
图1-5降压式开关电源(6) 升压式开关电源升压式开关电源的稳压电路如图1-6所示。
当开关管VT1导通时,电感L储存能量。
当开关管VT1截止时,电感L感应出左负右正的电压,该电压叠加在输人电压上,经二极管VD1向负载供电,使输出电压大于输人电压,形成升压式开关电源。
图1-6升压式开关电源(7) 反转式开关电源反转式开关电源的典型电路如图1-7所示。
图1-7 反转式开关电源这种电路又称为升降压式开关电源,无论开关管VT1之前的脉动直流电压高于或低于输出端的稳定电压,电路均能正常工作。
当开关管VT1导通时,电感L储存能量,二极管VD1截止,负载RL靠电容C上次的充电电荷供电。
当开关管VT1截止时,电感L中的电流继续流通,并感应出上负下正的电压,经二极管VD1向负载供电,同时给电容C充电。
降压式、升压式、反转式开关电源的高压输出电路与副边输出电路之间没有绝缘隔离,统称为斩波型直流变换器。
2 开关电源的原理2.1 开关电源的选择基础一般来说,功率很小的电源(1~100W)采用电路简单、成本低的反激型电路较好;当电源功率在100W以上且工作环境干扰较大、输入电压质量恶劣、输出短路频繁时,则应采用正激型电路;对于功率大于500W、工作条件较好的电源,则采用半桥或全桥电路较为合理。
如果对成本要求比较严,可以采用半桥电路;如果功率很大,则应采用全桥电路。
推挽电路通常用于输入电压很低、功率较大的场合。
本设计旨在设计并制作出一种额定输出功率为40W的通用型小功率开关电源。
单端反激式电路不仅符合功率的要求,并且具备电路简单、所用元件少、输出与输入间有电气隔离、电压输入范围宽、能方便的实现多路输出、有较好的电压调整率的特点。
因此,本设计选择了单端反激式的拓扑类型。
2.2 反馈电路的类型与选择单片开关电源的反馈电路有4种基本类型:基本反馈电路、改进型基本反馈电路、配TL431的光耦反馈电路、配稳压管的光耦反馈电路。
(1) 基本反馈电路,其优点是电路简单、成本低廉、适于制作小型化、经济型开关电源,其缺点是稳压性能较差。
(2) 配TL431的光耦反馈电路,其电路较复杂,但稳压性能最佳,适于构成精密开关电源。
(3) 配稳压管的光耦反馈电路,该电路相当于给TOP Switch增加一个外部误差放大器,再与内部误差放大器配合使用,即可对输出电压进行调整。
(4)改进型基本反馈电路,只需增加一支稳压管VDZ和电阻R1,即可使负载调整率达到-2%~+2% 。
VDZ的稳定电压一般为22V,需相应增加反馈绕组的匝数,以获得较高的反馈电压,满足电路的需要。
由于本设计是旨在针对精密开关稳压电源进行的设计与制作的,需要有较好的稳压性能。
并且,考虑到光耦所具有的电气隔离的优点,所以选择了配TL431的光耦反馈电路。
2.3开关电源的内部结构图及工作原理2.3.1开关电源的内部结构图开关稳压电源的电路原理框图如图2-1所示。
它主要由输入整流滤波电路、功率转换电路、高频变压器、输出整流滤波电路及控制电路部分组成。
其中,控制电路又包括取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路组成。
2.3.2开关电源的基本工作原理首先,交流电经输入部分整流电路和滤波电路整流滤波后,变成含有一定脉动成份的直流电。
然后,该直流电又通过功率转换电路进人高频变压器被转换成所需的电压值,最后再将这个电压经输出部分整流滤波电路的整流、滤波后变为所需要的直流电供给用电设备。
这中间,电源的稳压是靠反馈控制电路(控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例,以达到电压的稳定输出)来实现的。
即:输出电流经取样器送至比较器,使之与基准电压电路中的电流相比较,然后由脉宽调制电路根据比较结果来进行脉宽调制,从而控制功率转换电路中相应功率输出的大小,最后实现输出电压的稳定。
目前,这部分电路目前己集成化,制成了各种开关电源的专用集成电路。
图2-1开关电源的原理图2.3.3脉宽调制式开关电源的基本工作原理开关电源按控制方式分为调宽式和调频式以及两者混合式。
其中,前两者的区别在于:前者通过改变占空比来实现稳压,开关器件导通的周期并不变。
而后者恰恰相反。
在目前开发和使用的开关电源电路中,绝大多数为脉宽调制(PWM)型,全称脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation ,PWM)技术,本设计亦采用调宽式控制方法。
它通过对脉冲宽度进行调制来获得所需波形(含形状和幅值)。
其基本工作原理就是在输入电压、内部参数以及外接负载发生变化的情况下,根据反馈的结果,调节开关器件的脉冲宽度(输出电压的高或低而使占空比相应小或大)使输出电压稳定。