基于TOP227Y的单片开关电源设计VIP免费

基于TOP227Y的单片开关电源设计王小双1，2，林辉1，赵静2(1.西北工业大学自动化学院西安710072；2.西安通信学院西安710106)摘要:介绍了一种基于TOP227Y三端离线式PWM集成芯片的反激式开关稳压电源；分析了TOP227Y的特性和工作原理，设计了一款功率50W，输出+15V的单片开关电源，并对系统开关电源实用电路及主要单元电路进行了详细的分析，进行了参数值计算、器件的选取与电路设计；最后，给出了该电源输出实验波形，并进行了整体性能分析。实验证明：该开关稳压电源具有效率高、纹波小、输出电压稳定等优点。关键词:单片开关电源;单端反激式;高频变压器DesignofSingle-ChipSwitchingPowerSupplyBasedonTOP227YWangXiao-shuang1,2，LinHui1，ZhaoJin2（1.northwesternpolytechnicaluniversity,SchoolofautomationXi，an710072；2.ThecommunicationinstituteofXi，an,710106）Abstract:AflybackswitchingpowersupplybasedonTOP227Yispresented.Firstly,theprincipleandcharacteristicsofthisSingle-chipswitchingpowersupplyareanalyzed.Asingle-chipswitchingpowersupplyisdesignedaccordingtothefeaturesofthechipwhichoutputpoweris50Wandoutputvoltageis+15V.Second,thedesignmethodandpracticalcircuit.aredescribed.Calculationofthevaluesoftheparametersandselectionofthecomponentsareprovided.Atlast,outputvoltagewaveandtheanalysisofthewholeelectricalcharacteraregiven.Thetestresultshowsthepowersupplyhavehighefficiency,lowripple,stabilityoutputvoltageandsoon..Keywords:TOPSwitchswitchingpower;single-chipflyback;highfrequencytransformer0引言单片开关电源自20世纪90年代中期问世以来，由于具有单片集成化、最简外电路、最佳性能指标、无工频变压器、能完全实现电气隔离等显著特点，显示出强大的生命力，倍受人们青睐，是开关电源的发展方向。目前,它已成为国际上开发290W以下高效率中、小功率开关电源、精密开关电源、特种开关电源及电源模块的优选集成电路。本文介绍了由美国PI公司生产的TOP227Y型(TOPSwitch--Ⅱ系列)三端单片开关电源构成的15V/50W无工频变压器式单片开关电源模块。该开关电源模块可应用于直流无刷电机、仪器仪表等控制供电电源。1TOP227Y的主要性能特点和工作原理[1]1.1性能特点TOP227Y是TOPSwitch-Ⅱ系列中一款输出功率比大的芯片，其封装形式是TO-220，自带小散热片，是典型的三端集成器件，三个管脚分别为控制端C（control）、源极S（source）、漏极D(drain)，其内部功率MOSFET器件的耐压值高达700V，可设计成150W以下仪器仪表的多路隔离式内置控制电源，TOPSwitch-Ⅱ系列产品具有以下显著特点：1）将脉宽调制（PWM）控制系统的全部功能集成到三端芯片中，内含脉宽调制器、功率开关场效应管（MOSFET）、自动偏置电路、保护电路、高压启动电路和环路补偿电路，通过高频变压器使输出端与电网完全隔离，真正实现了无工频变压器、隔离式开关电源的单片集成化，使用安全可靠。由于采用CMOS电路，使器件功耗显著降低。2）采用漏极开路输出，并利用控制极反馈电流IC来线性调节占空比实现AC/DC变换的，即属于电流控制型单片开关电源。3）输入交流电压和频率的范围极宽。作固定电压输入时，可选110V/115V/230V交流电，允许变化±15%。在宽电压范围输入时，适配85V~265V交流电，但输出功率峰值POM值要比前者降低40%。4）它只有三个引出端，能以最简方式构成无工频变压器的单端反激式开关电源。开关频率的典型值为100kHz，允许范围是90k~110kHz，占空比调节范围是1.7%~67%。5）外围电路简单，电磁干扰小，成本低廉。由于芯片本身功耗很低，电源效率可达80%左右，最高可达90%。因此，被誉为“绿色”电源。1.2工作原理TOP227Y的内部框图如下图1所示，主要包括10个部分：图1TOP227Y的内部框图①控制电压源（控制电压UC向并联调整器和门极驱动提供偏压；控制端电流则能调节占空比。UC有两种工作模式，一种是滞后调节，用于启动和过载两种情况，具有延迟作用；另外一种是并联调节，用于分离误差信号与控制电路的高压电流源。）②带隙基准电压源（...