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基于TOPSwitchGX系列TOP247Y芯片的低功率开关电源设计

发布时间:2020-06-30 18:49:30 阅读: 来源:制棒机厂家

本文介绍了一种基于TOP247Y的多路开关稳压电源,其结构简单、成本低廉、制作调试方便,基本上能达到所要求的条件。

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TOPSwitch-GX系列芯片工作原理

图1给出了TOP247Y芯片内部结构图,共有6个引出端,它们分别是控制端C、线路检测端L、极限电流设定端X、源极S、开关频率选择端F和漏极D。利用线路检测端(L)可实现4种功能:过压(OV)保护;欠压(UV)保护;电压前馈(当电网电压过低时用来降低最大占空比);远程通/断(ON/OFF)和同步。而利用极限电流设定端,可从外部设定芯片的极限电流。在每个开关周期内都要检测功率MOSFET漏源极导通电阻Ros(on)上的漏极峰值电流ID(PK),当ID(PK)>ILIMIT时,过电流比较器就输出高电平,依次经过触发器、主控门和驱动级,将MOSFET关断,起到过电流保护作用。

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。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RE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。

多路输出的开关电源设计

由TOP247Y构成的多路开关电源原理图见图2,其中输出三路200mA、15V的直流电,一路400mA、15V的直流电,以及1A、5V的直流电。多路电源用高频变压器获得多组电压输出,经快速恢复二极管、电容滤波后得到多路直流电源。

当电源输入交流85~265V时,交流电压U依次经过电磁干扰(EMI)滤波器(C1,L1)、输入整流滤波器(KBL406G,C2)获得直流高压UI。UI经过R1接L端,能使极限电流随UI升高而降低。它使用C3,VD型漏极钳位二极管P6KE200A和阻断二极管D1,以替代价格较高的TVS(瞬态电压抑制器),用于吸收在TOP247Y关断时由高频变压器漏感产生的尖峰电压,对漏极起到保护作用。次级电压经过整流、滤波后获得多路输出。其中15V电源输出所用的是快速恢复二极管,其他输出用的二极管是肖特基二极管,其目的是减少整流管的损耗。

由TOP247Y构成的多路开关电源原理图

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