7.5V 15W单片开关电源设计
开关电源设计流程
率较大的开关电源一般使用半桥或者全桥变换器拓扑。
2.2.设计原理图，制作PCB印制板原理图设计时应考虑整体的元件布局，使阅读者一目了然。
在PCB印制板设计的过程中要严格按照国家的安全标准进行设计，同时需要重点考虑的噪声干扰包括：EM I 干扰、功率开关管产生的高频噪声。
PCB板的设计过程中应考虑到地线、高压线的电流密度，功率开关管的高频线与其它走线之间的距离，一般不小于3mm，元件的PCB封装与实际生产元件封装一致，以便于生产。
元件的放置符合美观、实用的标准；元件与元件之间应紧凑，以提高开关电源的功率密度，降低生产成本（特殊元件除外）。
2.3.变压器的设计变压器是整个开关电源的核心器件，所以变压器的设计及验证是非常重要的环节。
2.3.1.磁芯和骨架的选择当我们的电路拓扑选定后，就要确定电路的工作频率和变压器磁芯的尺寸大小，确保在变压器体积最小的情况先获得最大的输出功率。
首先我们确定需要的引脚数，变压器的输出、输入，辅助绕组的引脚来确定骨架的引脚数，输出有单路和多路，变压器一般采用夹绕的方法以增加线圈的耦合度。
其次选择磁芯材料是主要参考材料铁损（单位一般为毫瓦/立方厘米）随频率和峰值磁通密度变化的曲线。
大多数变压器的磁芯的材料为铁氧体，因为它有很高的电阻率，所以铁氧体的涡流损耗很低。
2.3.2.根据变压器计算公式计算变压器的初级线圈匝数变压器初级匝数计算公式：N P =Vin（min）×Ton（max）/（ΔB×Ae）NP：变压器初级线圈的匝数。
Vin（min）：输入直流电压的最小值（V）。
Ton（max）：功率开关管导通时间的最大值（S）。
Ae：磁芯面积（m22）。
ΔB：由磁芯本身材料决定。
一般取1600G，因为当震荡频率大于50KHz的时候，高损耗材料会产生过量的磁芯损耗，这就使可选择的Bmax值变小，因此经过对比选择增量ΔB的值为1600G(1G=10-4-4T)。
其中T on （max ）=（1/振荡频率）×D （D 为最大占空比，最大时一般取0.45）。
fu-5单端15w低电压设计
FU-5单端15W低电压设计李平川本人早些年曾经搞过一段时间的无线电维修工作，主要是维修大型工业扩音机，如上海飞跃275×2－2，飞跃150，R50等机器，所以经常接触的就是这些大功率的电子管扩音机，这几年没事闲暇之时搞些电子制作，一度受本地的一些音响发烧友的影响，开始迷上了音响DIY发烧，凭借着有些无线电基础和维修经验，制作过几台小功率的胆机，在发烧思想日渐积极的情况下，这些小功率的的胆机已经不能适合自己的发烧要求了，整理自己手中的管子收藏品，正巧有十几只在搞无线电时收集的美国GE和RCA的大功率三极管805，还有几只曙光和峡光的FU5。
看到这些大管子心中顿觉欢喜，心血来潮想做来试试。
FU5是直热式大功率三极功率发射管，世界上有几大电子管厂生产过该管子，国产型号是FU5，欧洲型号为805。
近年曙光长沙电子管厂有生产出一款新款同类型的管子805A，该管子在各种技术参数上相对FU5都有了改进，还在设计上做了改动，将管子的屏帽取消，屏级改到管子的空脚上去，外观和845，211一样，内部屏级结构相似。
该管子手册给出的工作电压很高，屏级耗散功率较大，屏压高达1500V，灯丝电压10V，电流3.25A，很不适合初级胆机制作基础的烧友制作，有一定的危险性，并且对滤波电解的耐压，电源变压器，输出变压器的绝缘要求很高，相应的制作成本会大大的增加。
在这里本人就向大家介绍一下FU5低压运行的单端甲类运用，大大的确保了安全性。
FU5是正栅压管，属右特性三级功率管，过去主要工作在大型扩音机里作音频放大，典型是在上海飞跃275扩音机里担任音频放大角色，使用两只FU5作乙类推挽放大，工作电压1500V，栅压－16V，这种工作电压对广大胆爱好者烧友来说，无疑是道难以越过的鸿沟了，感觉近几年来用FU5制作的胆机真是少之又少，没有几位烧友看中这管子的，恐怕是被这可怕的高压和大功率的屏耗给吓退了吧。
那么就没有折衷的办法了吗？答是确定的，有！就是选择低电屏压的工作方式，这样运用的弊端就是效率下降，输出功率降低。
恒压恒流输出式单片开关电源的设计原理
恒压/恒流输出式单片开关电源可简称为恒压/恒流源。
其特点是具有两个控制环路,一个是电压控制环,另一个为电流控制环。
当输出电流较小时,电压控制环起作用,具有稳压特性,它相当于恒压源;当输出电流接近或达到额定值时,通过电流控制环使IO维持恒定,它又变成恒流源。
这种电源特别适用于电池充电器和特种电机驱动器。
下面介绍一种低成本恒压/恒流输出式开关电源,其电流控制环是由晶体管构成的,电路简单,成本低,易于制作。
1.恒压/恒流输出式开关电源的工作原理7.5V、1A恒压/恒流输出式开关电源的电路如图1所示。
它采用一片TOP200Y型开关电源(IC1),配PC817A型线性光耦合器(IC2)。
85V～256V交流输入电压u经过EMI滤波器L2、C6)、整流桥(BR)和输入滤波电容(C1),得到大约为82V～375V的直流高压UI,再通过初级绕组接TOP200Y的漏极。
由VDZ1和VD1构成的漏极箝位保护电路,将高频变压器漏感形成的尖峰电压限定在安全范围之内。
VDZ1采用BZY97C200型瞬态电压抑制器,其箝位电压UB=200V。
VD1选用UF4005型超快恢复二极管。
次级电压经过VD2、C2整流滤波后,再通过L1、C3滤波,获得＋7.5V输出。
VD2采用3A/70V的肖特基二极管。
反馈绕组的输出电压经过VD3、C4整流滤波后,得到反馈电压UFB=26V,给光敏三极管提供偏压。
C5为旁路电容,兼作频率补偿电容并决定自动重启频率。
R2为反馈绕组的假负载,空载时能限制反馈电压UFB不致升高。
该电源有两个控制环路。
电压控制环是由1N5234B型62V稳压管(VDZ2)和光耦合器PC817A(IC2)构成的。
其作用是当输出电流较小时令开关电源工作在恒压输出模式,此时VDZ2上有电流通过,输出电压由VDZ2的稳压值(UZ2)和光耦中led的正向压降(UF)所确定。
电流控制环则由晶体管VT1和VT2、电流检测电阻R3、光耦IC2、电阻R4～R7、电容C8构成。
基于STC15W4K60S4单片机LED开关电源控制器的设计
１ Ｌ Ｅ Ｄ 开 关 电 源控 制 器 总 体 方 案 设 计
Ｋ ｅ ｙ ｗｏ ￣ｓ ： Ｓ Ｔ Ｃ１ ５ Ｗ４ Ｋ ６ ０ Ｓ ４ ， ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｓ ｕ ｐ ｐ ｌ ｙ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ ， Ｐ Ｗ Ｍ， ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ａ ｎ ｔ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ
目前 ， 随着 Ｌ Ｅ Ｄ 技 术 的广 泛 应 用 ， 开关电源式 Ｌ Ｅ Ｄ 驱 动 器 显 示 出 了强 大 的 发展 潜力 。 利用 Ｓ Ｔ Ｃ１ ５ Ｗ４ Ｋ ６ Ｏ Ｓ ４单 片 机 ’ 设 计
电路 简 单 、 故 障 率低 等 特 点 ， 它 将 电池 的 电 能 转 换 为 恒 流 输 出 ， 驱 动 高 亮 度 白光 Ｌ Ｅ Ｄ。 通 过 Ｓ Ｔ Ｃｌ ５ Ｗ４ Ｋ ６ ０ Ｓ ４单 片机 发 送
Ｐ ＷＭ 信 号 ． 实现 对 Ｌ Ｅ Ｄ 电 源 的开 关控 制 ， 同 时此 电 源控 制 器 具 有 输 出电压 限压 保 护 和 报 警 功 能 。
刘 立 军 （ 辽 宁机 电职 业技 术 学院 ， 辽 宁 丹东 １ １ ８ ０ ０ ９ ）
摘要 ： 介 绍 了一 种 基 于 Ｓ Ｔ Ｃｌ ５ Ｗ４ Ｋ ６ ０ Ｓ ４单 片机 Ｌ Ｅ Ｄ 开 关 电 源控 制 器 的 设 计 。该 Ｌ Ｅ Ｄ 开 关 电 源控 制 器具 有 稳 定 可 靠 、
FU-5单端15W低电压设计
FU-5单端15W低电压设计李平川本人早些年曾经搞过一段时间的无线电维修工作，主要是维修大型工业扩音机，如上海飞跃275×2－2，飞跃150，R50等机器，所以经常接触的就是这些大功率的电子管扩音机，这几年没事闲暇之时搞些电子制作，一度受本地的一些音响发烧友的影响，开始迷上了音响DIY发烧，凭借着有些无线电基础和维修经验，制作过几台小功率的胆机，在发烧思想日渐积极的情况下，这些小功率的的胆机已经不能适合自己的发烧要求了，整理自己手中的管子收藏品，正巧有十几只在搞无线电时收集的美国GE和RCA的大功率三极管805，还有几只曙光和峡光的FU5。
看到这些大管子心中顿觉欢喜，心血来潮想做来试试。
FU5是直热式大功率三极功率发射管，世界上有几大电子管厂生产过该管子，国产型号是FU5，欧洲型号为805。
近年曙光长沙电子管厂有生产出一款新款同类型的管子805A，该管子在各种技术参数上相对FU5都有了改进，还在设计上做了改动，将管子的屏帽取消，屏级改到管子的空脚上去，外观和845，211一样，内部屏级结构相似。
该管子手册给出的工作电压很高，屏级耗散功率较大，屏压高达1500V，灯丝电压10V，电流3.25A，很不适合初级胆机制作基础的烧友制作，有一定的危险性，并且对滤波电解的耐压，电源变压器，输出变压器的绝缘要求很高，相应的制作成本会大大的增加。
在这里本人就向大家介绍一下FU5低压运行的单端甲类运用，大大的确保了安全性。
FU5是正栅压管，属右特性三级功率管，过去主要工作在大型扩音机里作音频放大，典型是在上海飞跃275扩音机里担任音频放大角色，使用两只FU5作乙类推挽放大，工作电压1500V，栅压－16V，这种工作电压对广大胆爱好者烧友来说，无疑是道难以越过的鸿沟了，感觉近几年来用FU5制作的胆机真是少之又少，没有几位烧友看中这管子的，恐怕是被这可怕的高压和大功率的屏耗给吓退了吧。
那么就没有折衷的办法了吗？答是确定的，有！就是选择低电屏压的工作方式，这样运用的弊端就是效率下降，输出功率降低。
15W高效DC DC模块电源设计
由生产厂商提供的变压器数据手册选择磁芯EFDl5，其 AP=-0.047cm4。选择好磁芯之后就确定了Ae=15mm2，有效体 积Ve=510mm3。
正激变压器磁芯工作在第一象限，根据查表得到的比损 耗为100mW／cm3，此时的△B应加倍才是实际工作时的最大 磁通密度变化量。
利用电流型PWM控制芯片设计的单端反激式开关稳压电 源电路结构简洁，外接元件少，成本低廉，适宜多组输出， 且输出电压纹波小，工作稳定性及可靠性较高，有着良好的 应用前景。该电源作为IGBT变频器驱动电路的辅助电源，已 得到应用，运行可靠，效果良好。
参考文献： ［１］ 张占松，蔡宣三．开关电源的原理与设计［Ｍ）．北
(7)输出整流 输出电流最大值为1.25A，电流相对较小。 因此采用压降较低的肖特基二极管VD8，VD7进行整流及续 流，压降在0.3V以内。上述复位RC网络还起缓冲器的作用。 变压器次级线圈的漏感及肖特基二极管的结电容形成串联谐 振，加入RC缓冲器可以阻尼衰减寄生参数引起的谐振。当RC 缓冲器的电阻等于谐振电路的特征阻抗(L/C)1/2时，将阻尼衰 减电路谐振，同时也严格阻尼衰减且无过冲。与电阻串联的 电容必须大于寄生电容，以减小过冲及自激，该电容一般取 寄生电容的2～4倍［5］。
之
间
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着
P
的
o
增
加
，
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逐
渐
上
升
，
当
P
o>
1
2
W
后
，
η
稳
定
在
88％。
5 结论
开关电源功率的减小与效率的提高互为矛盾，在输出电 流为1.25A，变压器传递能量较低时，因采用同步整流和有源 箝位技术而不能提升效率，如何将15W输出功率的变换器效 率提高到90％是一个难题。在此，采用内部集成功率开关管 的PWM控制芯片，通过正确合理地设计变压器、欠压过压保 护、输出整流、输出电感及反馈部分，成功实现了效率高达 88％，输出精度高，稳定且纹波小的模块电源。
15W恒功率输出型LED电源方案
15W恒功率输出型LED电源工作原理和电路计算1.工作原理由TOP222Y构成的15V、15W恒功率输出型LED驱动电源，电路如图所示。
TOP222Y型单片开关电源在宽范围电压输入（u=85-265VAC）时的最大输出功率为30W。
该电源工作在连续模式，并且是从二次侧来调节输出功率的，它不受一次侧电路的影响。
当输出电压从15V（即100%V o）降至7.5V（即50%V o）时，恒功率精度可达±10%。
85～265V 交流电压经过BR、C1整流滤波后，为一次侧回路提供直流高压。
漏极钳位保护电路由C6、R8和D1构成。
反馈绕组电压经过D3和C4整流滤波后，给光耦合器中的光敏三极管提供集电极电压。
C5为控制端的旁路电容。
二次绕组的电压由D2、C2、L1和C3整流滤波。
D2采用FE3C 型超快恢复二极管。
C2需选择等效串联电阻（ESR）很低的电解电容器。
标称输出电压U0值，由光耦合器中LED的正向压降（U F）与稳压管ZD2的稳定电压（U Z2）来设定。
R5起限流作用并能决恒功率控制电路由Q1、Q2、ZD2-ZD5和R1-R7构成。
Q1工作在饱和区。
Q1和Q2应选参数一致性很好的3DK4B型开关管，亦可用国外2N4401型小功率硅晶体管代替。
VD3和VD4的型号分别为2CW242和2CW340。
R1为电流检测电阻，Q2用来监视R1上的压降。
该电路具有温度补偿特性，能对Q1和Q2的偏压以及输出电压进行温度补偿。
恒功率控制电路由5部分组成：1恒流源电路（VD4、R7和R3），给偏压电路提供恒定的集电极电流I C1；2带温度补偿的偏压电路（Q1和R2），其作用是给Q2，提供偏置电压I C1，它的发射结压降U BE1与U BE2相等且具有相同的温度系数；3电流检测电阻（R1）；4电压补偿电路（VD2、R6和R4）可对Q2的发射结电压U BE2进行补偿；5电压调节电路（IC2、VD2和R5），利用带稳压管的光耦合器反馈电路使U0在恒压区内保持恒定。
一种15W三路输出DCDC模块电源的设计-图文
一种15W三路输出DCDC模块电源的设计-图文引言DC/DC模块电源已广泛用于微波通讯、航空电子、地面雷达、消防设备、医疗器械等诸多领域。
其中有许多应用场合需要多路输出。
如在单片机智能控制器中，单片机供电需要5V，而运放集成电路通常需要12V。
在设计多路输出电源时，有许多地方不同于单路输出，需要考虑的问题较多，难度较大。
比如，既要考虑变压器管脚限制、多副边变压器设计、各路的稳压电路实现，又要考虑每路轻载及满载时的负载调整率，负载的交叉调节特性。
本文通过一个给单片机智能控制器供电的15W三路模块电源的设计实例，详细说明了多路输出电源的设计特点。
1电源的设计指标12V输入，5V/±12V三路输出模块电源的设计指标如表1所列。
表1设计指标2电源的设计原理图1是针对单片机主板供电电源所设计的多路输出开关电源原理图。
图1中电感L201，L202，L203是耦合电感，L204是偏置绕组，由于受变压器管脚限制，取自耦合电感。
电路采用单端正激变换电路，当变换器接通电源时，输入直流电压经电阻R601和12V稳压管D601及三极管V601和V602组成的稳压降压电路后，启动UC3843。
进入正常工作后，偏置绕组L204的供电电路开始工作，偏置绕组的输出经二极管D4整流、C601滤波后输出12V电压，高于自供电电压，使二极管D602偏，启动电路停止工作。
偏置绕组为UC3843(IC301)提供工作电压（12V），变换器进入正常工作，在PWM脉宽调制方式下，各路次级绕组的输出经过各路的二极管整流、LC型滤波器滤波后，产生各路的直流输出电压。
＋5V输出的电压由电阻器R402和R406分压后，与可编程稳压源TL431（IC401）中的2.5V参考电压比较，然后通过光耦合器(IC101)反馈到UC3843的脚2，控制脉冲的占空比，稳定5V输出。
耦合电感L202及L203实现±12V两路稳压。
过流保护电阻R101和R102检测到开关管的过流信号，送入UC3843的脚3，封锁UC3843的输出信号，实现过流保护。
开关电源设计手册
是保持充满状态），在 5～10 年内也需要更换。
电池是一个不愉快的能源，它也是一个不舒服的负载。当你对电池补充充电－均衡充电时，你不
能用一个电压源对其充电，因为电池充电电流与电压成指数关系，会造成充电电流热失控，将导致电
3.下列各点分别到所有其它端子试验直流 100V：
电压降低(11 和 12 脚)
继电器接点(14,15 和 16 脚)
状态选择-输入,输出和电流限制(3,4,5 和 6 脚)
1
4.地连续性-以 25A,1 分钟检查,确认安全接地的阻抗小于 0.1Ω. 1.7 电磁兼容
符合邮电部通信电源标准. 2 机械规范
单体电池一般很低，例如铅酸蓄电池单体电池额定电压为 2V。因此较高电压的电池一般由许多单
体电池串联组成。应当注意：不要自己将电池连接成你需要的电压和容量，电池不能直接并联！你只
能按制造厂系列产品选择你需要的电池容量和电压。如果在每个电池端串联一个二极管就可以并联。
在电池工作范围内，电池看起来像一个理想电压源，但实际电源并非如此。首先，当充电时，端电压
感。如果开关频率为 200kHz，阻抗大约 1Ω。所以这时电池不是理想电压源，不可能吸收你的变换器
产生的开关纹波，为此，通常在电池的两端并联一个电容，减少内电感的影响。
电池输出电流和输出电压的关系还与温度以及电池剩余电荷量有关。如果放电电流太大，会损伤
电池。几乎所有电池，如果在远低于它的工作温度下放电，也会损坏电池。例如密封铅酸电池在低于
温度系数：模块在整个工作温度范围内≤±0.015％.
温升漂移：在起初 30 秒内,±0.1％
输出噪音：输出噪音满足通信电源标准,衡重杂音＜2mV.
1.3 保护
输入：输入端保护保险丝定额为 13A.
如何实现单片开关电源的设计
如何实现单片开关电源的设计0 引言：开关电源具有效率高、重量轻、体积小，稳压范围宽等突出优点，从20世纪中期问世以来，发展极其迅猛，在计算机、通信、航天、办公和家用电器等方面得到了广泛的应用，大有取代线性稳压电源之势。
提高电路的集成化是开关电源的追求之一，对中小功率开关电源来说是实现单片集成化。
开关集成稳压器是指将控制电路、功率开关管和保护电路等集成在一个芯片内，而由开关集成稳压器构成的开关电源就称之为单片开关电源。
美国PI公司的单片开关电源系列是其显著的代表。
1 用TOPswitchGX设计的250W开关电源TOPSwitchGX设计的250W开关电源电路如图1所示。
直流电压经变压器的原边加到TOPSwitchGX的漏极D；频率选择端F 和极限电流设定端X与源极S相连，则该两端的功能都没用，即不从外部设定极限电流，内部自动设定自保护电流ILIMIT，开关工作频率为132K；控制极和光耦LTV817相连，接受反馈信号以实现对内部集成的高压功率MOS 管占空比的控制；线路检测端L通过一2M的电阻和直流高压输入的正端相连以实现过压、欠压线电压前馈的线电压检测。
整个电路为单端反激式，TOPSwitchGX为开关集成稳压器，反馈电路主要有光耦LTV817和与之串连的三个稳压二极管构成。
电容C1为高频滤波电容；瞬态电压抑制器P6KE200和超快恢复二极管BYV26C构成钳位电路，并在其中串入RC吸收电路（由R2，R3和C6组成），这样除了可以吸收部分漏感中的能量以外，还可将电压钳位在200V，可使开关电源在启动或过载的情况下TOPSwitchGX 内部集成MOS管的漏极电压不超过700V；光耦LTV817和稳压二极管（VR2～VR4）构成反馈电路，R6是光耦中LED的限流电阻，它还决定控制环路的增益，输出电压变化时则流过光耦中LED的电流相应变化，从而光送到芯片控制极C的电流也相应变化，芯片内部据此产么的PWM信号占空比发生变化最终使输出电压稳定；高频变压器T1的副边输出经过MURl640CT整流和C9，C10和C11滤波，再经过磁珠L1和C12滤掉开关噪声后，得到输出电压；VD4和C14构成软启动电路。
TDA1521制作15W双声道功放电路图
TDA1521制作15W双声道功放电路图TDA1521制作15W双声道功放电路图-------------------------------------------------常用伴音电路,TDA1521该电路摘自长虹C2191，为OTL双声道接法。
TDA1521引脚功能及参考电压:1脚:11V——反向输入1(L声道信号输入)2脚:11V——正向输入13脚:11V——参考1(OCL接法时为0V,OTL接法时为1/2Vcc)4脚:11V——输出1(L声道信号输出)5脚:0V——负电源输入(OTL接法时接地)6脚:11V——输出2(R声道信号输出)7脚:22V——正电源输入8脚:11V——正向输入29脚:11V——反向输入2(R声道信号输入) TDA1521是荷兰飞利浦公司设计的低失真度及高稳度的芯片。
其中的参数为:TDA1521在电压为?16V、阻抗为8Ω时～输出功率为2×15W～此时的失真仅为0.5,。
输入阻抗20KΩ, 输入灵敏度600mV,信噪比达到85dB。
其电路设有等待、静噪状态～具有过热保护～低失调电压高纹波抑制～而且热阻极低～具有极佳的高频解析力和低频力度。
其音色通透纯正～低音力度丰满厚实～高音清亮明快～很有电子管的韵味。
1、本功放板经过精心设计、布局。
板材选用1.6mm的优质玻璃纤维板～焊盘喷锡制造,尺寸:7.5cm*7cm)。
2、本功放板输出不失真功率为:15W*2。
散热片尺寸为76MM*43MM*22MM.3、整流为3A～200V的HER303快恢复二极管～电源滤波和退偶电容选用日本黑金刚105?长寿命电容～高频滤波为松下CBB无极电容。
耦合为橘红色的飞利浦补品电容～贝茹尔电路为德国西门子千层饼无极电容和优质金属五环电阻。
芯片为原装的飞利浦TDA1521(非台湾产,。
4、优质的元件和合理的设计保证了本功放板的音质十分出色。
,本功放板实物和图片完全相同,。
整流快恢复二极管是原装库存的～管脚有少许氧化～焊接前请用刀片清理好管脚的氧化层再焊接～防止虚焊:5、电源建议选用交流双12V输出～功率不小于30W的变压器。
top系列和高频变压器原理
TOPSWITCH芯片的工作原理及应用图3-1 典型的TOPSwitch单端反激式开关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛的使用。
TOPSwitch〔Three-terminal Off-line PWM Switch〕单片开关电源是美国PI ( Power Integration ) 公司于上世纪90年代中期推出的新型高频开关电源芯片，被誉为"顶级开关电源"，它仅用了3个管脚就将脱线式开关电源所必需的具有高压N 沟道功率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、基准电压、用于环路补偿的并联偏置调整器、误差放大器和故障保护功能块等全部集成在一起了。
采用TOPSwitch器件的开关电源与分立的MOSFET功率开关及PWM集成控制的开关电源相比，具有电路构造简洁、本钱低廉、性能稳定、制作及调试方便, 自保护完善等优点。
典型的TOPSwitch单端反激式开关电源电路原理图如图3-1所示。
第一节 TOPSwitch系列芯片工作原理图3-2是TOPSwitch芯片的内部构造图，TOPSwitch芯片是一个自偏置、自保护的电流--占空比线性控制转换器。
通常在控制极和源极之间，紧靠其管脚，并联一个外部旁路电容。
电源启动时，连接在漏极和源极之间的内部高压电流源向控制极充电，在RE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波电压相比较，产生脉宽调制信号并驱动MOSFET管，因此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到达5.7V时，内部高压电流源关闭，此时由反响控制电流向Uc供电。
在正常工作阶段，由外界电路构成电压负反响控制环，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RE上的误差电压亦升高。
详解恒压-恒流输出式单片开关电源的设计原理
详解恒压/恒流输出式单片开关电源的设计原理恒压/恒流输出式单片开关电源可简称为恒压/恒流源。
其特点是具有两个控制环路，一个是电压控制环，另一个为电流控制环。
当输出电流较小时，电压控制环起作用，具有稳压特性，它相当于恒压源；当输出电流接近或达到额定值时，通过电流控制环使IO维持恒定，它又变成恒流源。
这种电源特别适用于电池充电器和特种电机驱动器。
下面介绍一种低成本恒压/恒流输出式开关电源，其电流控制环是由晶体管构成的，电路简单，成本低，易于制作。
恒压/恒流输出式开关电源的工作原理 7.5V、1A恒压/恒流输出式开关电源的电路如图1所示。
它采用一片TOP200Y型开关电源(IC1)，配PC817A型线性光耦合器(IC2)。
85V～256V交流输入电压u经过EMI滤波器L2、C6)、整流桥(BR)和输入滤波电容(C1)，得到大约为82V～375V的直流高压UI，再通过初级绕组接TOP200Y的漏极。
由VDZ1和VD1构成的漏极箝位保护电路，将高频变压器漏感形成的尖峰电压限定在安全范围之内。
VDZ1采用BZY97 C200型瞬态电压抑制器，其箝位电压UB=200V。
VD1选用UF4005型超快恢复二极管。
次级电压经过VD2、C2整流滤波后，再通过L1、C3滤波，获得+7.5V输出。
VD2采用3A/70V的肖特基二极管。
反馈绕组的输出电压经过VD3、C4整流滤波后，得到反馈电压UFB=26V，给光敏三极管提供偏压。
C5为旁路电容，兼作频率补偿电容并决定自动重启频率。
R2为反馈绕组的假负载，空载时能限制反馈电压UFB不致升高。
该电源有两个控制环路。
电压控制环是由1N5234B型6 2V稳压管(VDZ2)和。
步骤4
步骤4_输入整流桥的选择50HZ交流电压经过全波整流后变成脉动直流电压u1，再通过输入滤波电容得到直流高压U1。
在理想情况下，整流桥的导通角本应为180度（导通范围从0度~180度），但由于滤波电容器C的作用，仅在接近交流峰值电压处的很短时间内，才有输入电流经过整流桥对C充电。
50HZ交流电的半周期时间为10ms，整流桥的导通时间tc≈3ms，其导通角仅为54度（导通范围是35度~90度）。
因此，整流桥实际通过的是窄脉冲电流。
桥式整流滤波电路的原理如图1(a)所示，整流滤波电压及整流电流的波形分别如图1(b)和1(c)所示。
整流桥的主要参数有反向峰值电压UBR(V),正向压降UF(V),平均整流电流Id(A),正向峰值浪涌电流IFSM(A),最大反向漏电流IR(uA)。
整流桥的反向击穿电压UBR应满足下式要求：举例说明，当交流输入电压范围是85~132V时，umax=132V，由式（1）计算出UBR=233.3V,可选耐压400V的成品整流桥。
需要指出，假如用4只硅整流管来构成整流桥，整流管的耐压值还应进一步提高。
譬如可选1N4007(1A/1000V)、1N5408(3A/1000V)型塑封整流管。
这是因为此类管子的价格低廉，且按照耐压值“宁高勿低”的原则，能提高整流桥的安全性与可靠性。
选择平均整流电流IAVG。
方法一：设交流输入有效值电流为IRMS，计算IRMS的公式如下：式中，PO为开关电源的输出功率，η为电源效率，μmin为交流输入电压的最小值，cosφ为开关电源的功率因数，允许cosφ=0.5~0.7。
由于整流桥实际通过的不是正弦波电流，而是窄脉冲电流，因此整流桥的平均整流电流Id<IRMS,一般可按Id=（0.6~0.7）IRMS来计算IAVG值。
例如，设计一个7．5V／2A(15W)开关电源，交流输入电压范围是85～265V，要求η=80％。
将Po=15W、η=80％、umin=85V、cosψ=0．7一并代入(2)式得到，IRMS=0．32A，进而求出Id=0．65×IRMS=0．21A。
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目录第1章设计内容和要求.............................. 错误！未定义书签。
第2章设计概述.. (3)2.1开关电源的特点.............................. 错误！未定义书签。
2.2设计流程图 (4)第3章设计过程 (8)3.1 确定总体设计方案，选择反馈电路类型 (8)错误！未找到引用源。
(14)第4章设计小结 (19)第5章参考文献 (20)附录1元器件清单附录2计算参数表附录3电路图第1章设计内容和要求1.1应用背景电源及能否安全可靠地工作。
目前常用的直流稳压电源分线性电源和开关电源两大类。
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。
线性稳压电源亦称串联调整式稳压电源，其稳压性能好，输出纹波电压很小，但它必须使用笨重的工频变压器与电网进行隔离，并且调整管的功率损耗较大，致使电源的体积和重量大、效率低。
开关电源SMPS(Switch Mode Power Supply)被誉为高效节能电源，它代表着稳压电源的发展方向，现已成为稳压电源的主流产品。
开关电源内部关键元器件工作在高频开关状态，本身消耗的能量很低，电源效率可达70％一90％，比普通线性稳压电源提高近一倍。
开关电源亦称无工频变压器的电源，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的，不仅能去掉笨重的工频变压器，还可采用体积较小的滤波元件和散热器，这就为研究与开发高效率、高密度、高可靠性、体积小、重量轻的开关电源奠定了基础。
1.2设计目的电力电子课程设计是一门实践性很强的实践教学课。
通过对单片开关电源设计，使学生初具查阅资料，掌握TOP 系列的选型，外围关键器件的计算和选择，绘图等工程能力。
1.3任务要求初步掌握单片开关电源的设计能力。
TOP 系列的选型，反馈电路类型，滤波环节设计，TVS 管钳位电路设计，最大占空比DMAX 选择，根据电源容量选择合适的三端集成芯片，计算并设计反激式高频变压器，选用合适的铁氧体磁芯和漆包线线径，并确定绕制方法。
根据负载要求确定合适的反馈电路类型和滤波环节原件参数。
线性光耦选择,列写元器件采购清单等。
1.4方案选择三种基本的隔离开关电源：反激型变换器，正激型变换器，桥式变换器。
三者之间的比较如下表1-1所示。
表1-1电路优点缺点功率范围正激电路较简单，成本较低，可靠性高，驱动电路简单。
变压器单向励磁，利用率低。
几百W—几KW反激电路非常简单，成本很低，可靠性高，驱动电路简单。
难以达到较大的功率，变压器单向励磁，利用率低。
几W—几十W全桥变压器双向励磁，容易达到大功率。
结构复杂，成本高，有直通问题，可靠性低，需要复杂的多组隔离驱动电路。
几百W—几百KW此次设计为输出电压为7.5V，电流为2A，综上所述，选择反激变换器。
第2章设计概述2.1开关电源的特点⑴TOPSwich—Ⅱ系列的产品，其内部主要包括振荡器、误差放大器、脉宽调制器、门电路、高压功率开关管（MOSFET）、偏置电路、过流保护电路、过热保护及上电复位电路、关断／自动重启动电路、高压电流源。
如下图所示：图2-1 TOPswitch-Ⅱ内部电路框图图2-1 中，ZC 为控制端的动态阻抗， RFB 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。
它通过高频变压器使输出端与电网完全隔离，使用安全可靠。
它属于漏极开路输出的电流控制型开关电源。
由于采用CMOS 电源，使器件功耗显著降低。
⑵只有三个引出端：控制端C、源极S、漏极D，可同三端线性稳压器相媲美，能以最简单的方式构成无工频变压器的反激式开关电源。
为完成多种控制、偏置及保护功能，C、D均属多功能引出端，实现了一脚多用。
以控制端为例，它具有三项功能：①该端电压V C 为片内并联调整器和门驱动级提供偏压；②该端电流IC 能调节占空比；③该端还作为电源支路与自动重启动/补偿电容的连接点，通过外接旁路电容来决定自动重启动的频率，并对控制回路进行补偿。
控制电压 UC 的典型值应为5.7V，极限电压U CM = 9V，控制端最大允许电流ICM =100mA。
⑶输入交流电压的范围极宽。
作固定电压输入时可选110V/115V/230V交流电，允许变化±15%。
若配85～265V宽范围变化的交流电，最大输出功率要降低40%。
开关电源的输入频率范围是47～440Hz。
⑷开关电源典型值为100kHz，占空比调节范围是1.7%～67%，电源效率为80%左右，最高可达到90%，比线性集成稳压电源提高近一倍。
其工作温度范围是0～70℃，芯片的最高结温TJM = 135 ℃。
⑸TOPSwich—Ⅱ的基本工作原理是利用反馈电流IC 来调节占空比D，达到稳压的目的。
⑹外围电路简单，成本低廉。
外部仅需接整流滤波器、高频变压器、初级保护电路、反馈电路和输出电路。
采用此类芯片还能降低开关电源产生的电磁干扰。
2.2设计流程图确定基本参数：u min 、u max 、f 、f L 、U o 、P o 、η、Z选择反馈电路类型及U FB确定C IN 、U Imin确定U OR 、U B确定D max确定K RP确定I AVG 、I P 、I R 、I RMS选择TOPSwitch 芯片计算TOPSwitch 结温T jT j>100℃?I P=0.9U Imin 或K RP=1？YNNY A图2-2 设计步骤1-9流程图A计算L P计算AP计算Aw 、Ae ，选择磁芯型号计算初级和次级线圈的漆包线的截面积和根数计算N S 、N P 、N F计算窗口系数为0.3~0.35？对N S 、N P 、N F 迭代NY计算I SP 、I SRMS 、I RI 、D SM计算U (BR)S 、U (BR)FBB图2-3 步骤10-20流程图B选择钳位二极管、阻塞二极管选择输出整流管选择输出滤波电容脉动电压太高？选择输出端LC 滤波器选择反馈电路整流管选择反馈电容选择反馈电路中的旁路电容和串联电阻YN选择反馈电路的元件值选取整流桥设计完毕图2-4 步骤21-28流程图第3章 设计过程3.1 确定总体设计方案，选择反馈电路类型（步骤1-步骤2） 步骤1:确定开关电源的基本参数①交流输入电压最小值Vmin=85V ②交流输入电压最大值Vmax=265 ③电网频率fL ：50Hz ④开关频率f ：100kHz ⑤输出电压Uo=7.5V ⑥输出功率Po=15W⑦电源效率η:一放取80％，除非有更好的数据可用。
⑧损耗分配系数Z ：Z 代表次级损耗与总功耗的比值。
在极端情况下Z=0,表示全部损耗发生在初级，Z=1则表示全部损耗发生在次级。
若无更合适的数据，一般取Z ＝0.5。
步骤2：根据输出要求，选择反馈电路的类型以及反馈电压UFB 值。
详见表3-1。
表3-1 反馈电路类型反馈电路类型)(V FB V0V 的准确度（%） (%)V S (%)1S基本反馈电路 5.7 ±10 ±1.5 ±5 改进型反馈电路27.7 ±5 ±1.5 ±2.5 配稳压管的光耦反馈电路 12 ±5 ±0.5 ±1 配TL431的光耦反馈电路 12±1±0.2±0.2由于它是一路输出，为了保证精度，达到稳定输出的目的，故选择配稳压管 的光耦反馈电路作为反馈电路。
3.2 选择TOPSwitch 芯片（步骤3-步骤9）步骤3： 根据min V 、总功率0P 值来确定输入滤波电容IN C 、直流输入电压最小值min I V 。
（1） 查得整流桥的响应时间C t =3ms 。
表3-2 输入滤波电容IN C 的值的确定u (V ) )(W P O比例系数(μF/W ))(F C IN μ)(Im V V in固定输入：100/115 用户输入 2～3(2～3) •0P 值 ≥ 90通用输入：86～265用户输入 2～3 (2～3) •0P 值≥ 90 固定输入：230±35用户输入1 0P 值≥ 240（2）根据输入电压，，根据表3.2 确定，估算出输入滤波电容IN C 的值。
为了更精确的计算出输入滤波电容的值，引入计算公式：)2()21(22Im 2min 0in C LINU U t f P C --⨯=η 将o P =15w ，L f =50Hz ，C t =3ms ，η=80%，Vmin =85V ，VImin =90V 代入公式 由上得出C 1 =413uF 。
（3）根据表3-2，确定 min I V =90 V 。
步骤4：根据交流输入电压min V 确定初级感应电压OR V ，确定漏极保护电路类 型和反向击穿电压B V 值以及最大漏-源极电压max D V高频变压器原边所感应出来的高压尖峰应当采用缓冲和钳位的方法予以克服。
相比RC 和RCD 电路，TVS 管钳位电路能充分发挥TVS 响应速度极快，可承受瞬态高能量脉冲，使用的元器件数量最少，所占印制板的面积最小的优点，选择其作为漏极保护电路。
表3-3 OR V 、B V 值的确定u (V )初级感应电压)(V V OR 钳位二极管反向击穿电压)(V V B固定输入：100/115 60 90 通用输入：86～265 135 200 固定输入：230±35 135200（1）根据输入电压，从表3-3中查得初级感应电压OR V = 135 V 、钳位二 极管的反向击穿电压B V = 200 V 。
TOPSwich-∏的最大漏—源极电压max D V 的计算公式为：205.14.1Im max +⨯⨯+=OR ax D V V V将max I V 及已有数据代入上式中，得max D V =678.5.5V ，最后再留20V 的电压余量，因此最后求得DS BR V )(=698.5V步骤5：根据min I V 和OR V 来确定最大占空比ax M D （1）设定MOSFET 的通态漏－源电压)(ON DS V 。
（2）在V = in M V 时确定ax M D 。
%100)(⨯-+=ON DS IMIN OR ORMax V V V V D将OR V =135V ，IMIN V =90V ，)(ON DS V =10V 代入上式得Max D =62.8%。
步骤6：确定初级脉动电流R I 与初级峰值电流P I 的比值RP K表3-4 根据输入电压来确定RP Ku (V )RP K最小值（连续模式）最大值（不连续模式）固定输入：100/115 0.4 1.0 通用输入：86～265 0.4 1.0 固定输入：230±35 0.6 1.0比例系数：P R RP I I K =（1）根据表 3-4，查得RP K =0.4。