基于TOP244的开关电源设计

❖ 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
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型滤波电路,具体参数推荐如下:去除差模干 扰的C301和C303为0.1uF/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。
❖ 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；在极低压或过冲情 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。
TOP 24X系列开关 电源芯片的内部结构
基于TOP244的开关电源设计
黄飞
❖ 1.开关电源与TOP ❖ 2.基于TOP的电路设计 ❖ 3.本次电源设计心得，后语
1.开关电源与TOP
❖ 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率的交流电提供给 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 变压器可以做的很小，而且工作时不是很热.成本很 低．如果不将５０ＨＺ变为高频那开关电源就没有 意义。开关变压器也不神秘．就是一个普通的变压 器.这就是开关电源.
❖ 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。而在与锯齿波比较后，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。
由于TOPSwitch集成度高,设计工作 主要针对外围电路进行: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.
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
TOP 24X 开关电源芯片的典型应用
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，则由于二次侧感应电势反向，二极管截止，二次侧电 流变为零，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为变压器变比），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开关管关断时一次侧电流的K倍，二次侧绕组通过二极管对电容 充电，此后，流过变压器二次侧的电流线性下降。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。
❖ L：为输入电压的欠压与过压检测端，该端同时还 具有远程遥控功能。
❖ 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。
❖ 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R1=12kΩ，则流过 开关的电流被设定为额定值的69%；若R1=6kΩ，则为额定 值的90%；也就是说，随着R1值的增大，开关允许流过的电 流随之减小。
（2）P型：采用双列直插式DIP-8B封装；
(3) G型：采用表面帖封式SMD-8B封装。 Y型封装需外加散热器，P/G型封装可借助 印刷板上公共地区域来代替散热器，将S
极焊接在敷铜板上。
❖ 漏极管脚(D):高压功率MOSFET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MOSFET源极可得 到高压功率回馈。
❖ 芯片内部工作原理：
❖ 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 的锯齿波电压相比较，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。
❖ 此外，TOP switch-GX系列开关也可以当作一般的三端TOP 器件使用，只要在使用时将L、X、F端同时与源极相接即可。 但此时新增用户可配置的功能将全部失效。
❖ P、G封装的TOP switch-GX系列开关没有X、F端，但新增 有M端，其功能与Y封装中的L端的功能相同。
❖ 若在L端与输入电压正端接入2MΩ的电阻，那 么，其
定输出的目的.
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。早期的三端离线式脉 宽调制单片开关集成电路TOP将PWM控制器与功率 开关MOSFET合二为一封装在一起，已成为开关电 源IC发展的主流。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。TOP24X系列开关电源芯片是目前使 用的比较多的控制芯片。
TOP 24X系列开关 电源芯片的命名和封装
1．TOP 24X开关电源的基本原理 按封装形式，TOPSwitch-GX分为三种类型： （1）Y型：采用单列直插TO-220-7C封装；