基于TOP226Y的DVD開關(guān)電源的設(shè)計

1、基于TOP226Y的DVD開關(guān)電源的設(shè)計摘 要 開關(guān)電源具有功耗小、效率高、穩(wěn)壓范圍寬、體積小、重量輕等突出的優(yōu)點，在通信設(shè)備、數(shù)控裝置、儀器儀表、影音設(shè)備、家用電器等電子電路中得到了廣泛應(yīng)用。開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和開關(guān)器件（MOSFET、BJT等）構(gòu)成。開關(guān)電源自20世紀(jì)70年代開始應(yīng)用以來，涌現(xiàn)出許多功能完備的集成控制電路，使開關(guān)電源電路日益簡化，工作頻率不斷提高，效率大大提高，并為電源小型化提供了廣闊的前景。三端離線式脈寬調(diào)制單片開關(guān)集成電路TOP(Threetermi

2、naloffline)將PWM控制器與功率開關(guān)MOSFET合二為一封裝在一起，已成為開關(guān)電源IC發(fā)展的主流。采用TOP開關(guān)集成電路設(shè)計開關(guān)電源，可使電路大為簡化，體積進一步縮小，成本也明顯降低。本文介紹了開關(guān)電源的發(fā)展、特點、分類，采用TOP226Y設(shè)計出通過整流、反饋、濾波、穩(wěn)壓等電路來實現(xiàn)自動穩(wěn)壓功能的單端反激式DVD開關(guān)電源。關(guān)鍵詞：開關(guān)電源 脈沖調(diào)制 TOP226Y 穩(wěn)壓 DVD Based on TOP226Y DVD switch power designABSTRACTSwitching power supply has little power consumption, hig

3、h efficiency, wide range of voltage, small volume, light weight, outstanding qualities, in communication equipment, numerical control equipment, instruments and meters, audio-visual equipment, home appliances and other electronic circuit to a wide range of applications. Switching power supply is to

4、use modern power electronic technology, control switch open and shut off the transistor time ratio, maintain the stable output voltage of a power supply, switching power supply general by pulse width modulation (PWM) control IC and switching device (MOSFET, BJT) constitutes.Switch power source the 1

5、970 s since application, emerging out many function complete integrated control circuit, switch power supply circuit is simplified, continuously improve the working frequency, efficiency greatly, and increase the power miniaturization for provide a broad prospect. The three off-line pulse width modu

6、lation monolithic integrated circuit switch TOP (Threeterminaloffline) will PWM controller and power switch MOSFET 2 for one package together, has become the mainstream of switching power supply IC development. The TOP switch integrated circuit design switching power supply, can make the circuit is

7、simpler, the volume is further narrowing, costs are significantly.This paper introduces the development of switch power supply, characteristics, classification, the TOP226Y design through the rectifier, feedback, filter, such as voltage circuit to realize automatic voltage stabilizing function of th

8、e single flyback type DVD switching power supply.KEY WORDS: Switching power supply, pulse modulation, TOP226Y, voltage stabilizing, DVD目錄前言1第1章 緒論21.1 開關(guān)電源的定義與簡介21.1.1 開關(guān)電源的定義21.1.2 開關(guān)電源的簡介21.2 開關(guān)電源的主要類型31.3 開關(guān)電源的發(fā)展方向51.3.1 開關(guān)電源發(fā)展方向51.3.2開關(guān)電源的發(fā)展與趨勢61.4 開關(guān)電源主要技術(shù)參數(shù)6第2章 開關(guān)電源的分類以及原理92.1 開關(guān)電源的分類與選擇92.1.1

9、 開關(guān)電源的基本分類92.1.2 開關(guān)電源的選擇基礎(chǔ)142.2 開關(guān)電源結(jié)構(gòu)及工作原理152.2.1 開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)152.2.2 開關(guān)電源的工作原理152.2.3 脈沖調(diào)制式開關(guān)電源的基本原理17第3章 TOPSwitch-II系列開關(guān)電源工作原理193.1 TOPSwitch-II系列單片開關(guān)電源的性能特點193.2 TOPSwitch-II系列單片開關(guān)電源的工作原理203.2.1 TOPSwtch-II的引腳功能203.2.2. TOPSwitch-II的工作原理21第4章 基于TOP226Y的DVD開關(guān)電源的設(shè)計244.1 設(shè)計流程圖244.2 技術(shù)指標(biāo)和性能要求254.3 TOP22

10、6Y的性能特點及元件的選擇254.3.1 TOP226Y的性能特點254.3.2 線性管耦合器PC817264.3.3 可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器TL431274.4 開關(guān)電源的電路設(shè)計284.4.1 TOP226Y的基本工作原理284.4.2 輸入整流濾波電路設(shè)計284.4.3 變壓器設(shè)計294.4.4 箝位保護電路設(shè)計314.4.5 輸出整流濾波電路的設(shè)計314.4.6反饋回路的設(shè)計324.4.7其他外圍電路的設(shè)計334.5 基于TOP226Y的開關(guān)電源原理圖及工作原理334.5.1 Protel軟件的介紹334.5.2 基于TOP226Y的開關(guān)電源原理圖344.5.3 基于TOP226Y的開關(guān)

11、電源工作原理的分析35結(jié)論39謝 辭40參考文獻41外文資料翻譯43外文資料譯文49前言隨著電力電子技術(shù)的高速發(fā)展，電力電子設(shè)備與人們的工作、生活的關(guān)系日益密切，而電子設(shè)備都離不開可靠的電源，進入80年代計算機電源全面實現(xiàn)了開關(guān)電源化，率先完成計算機的電源換代，進入90年代開關(guān)電源相繼進入各種電子、電器設(shè)備領(lǐng)域，程控交換機、通訊、電子檢測設(shè)備電源、控制設(shè)備電源等都已廣泛地使用了開關(guān)電源，更促進了開關(guān)電源技術(shù)的迅速發(fā)展。開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和開關(guān)器件（MOSFET、BJT等）構(gòu)

12、成。開關(guān)電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點上，反而高于開關(guān)電源。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關(guān)電源技術(shù)在不斷地創(chuàng)新，這一成本反轉(zhuǎn)點日益向低輸出電力端移動，這為開關(guān)電源提供了廣泛的發(fā)展空間。 單片開關(guān)電源具有單片集成化、最簡外圍電路、最佳性能指標(biāo)、無工頻變壓器、能完全實現(xiàn)電氣隔離等顯著特點。三端隔離、反激式脈寬調(diào)制單片開關(guān)電源集成電路是由美國PI公司率先研制成功的，其第二代產(chǎn)品是1997年問世的TOPSwitch-II系列。上述產(chǎn)品一經(jīng)問世便顯示出強大的生命力，它極大的簡化了150W以下的開關(guān)電源的設(shè)計和新產(chǎn)品的開發(fā)

13、工作，也為新型、高效、低成本的開關(guān)電源的推廣與普及創(chuàng)照了良好的條件。本文介紹了開關(guān)電源的發(fā)展、特點、分類、利用當(dāng)今開關(guān)電源發(fā)展的新技術(shù)、新趨勢、設(shè)計并制作出安全、高效、節(jié)能的通用型DVD播放機開關(guān)電源。本文介紹的開關(guān)電源采用了TOP226Y型智能控制集成芯片以及其他的電路元件相配合的方案，設(shè)計出通過整流、反饋、濾波、穩(wěn)壓等電路來實現(xiàn)自動穩(wěn)壓功能的單片反激式DVD開關(guān)電源。 第1章 緒論1.1 開關(guān)電源的定義與簡介1.1.1 開關(guān)電源的定義開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)成。開

14、關(guān)電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點上，反而高于開關(guān)電源，這一點稱為成本反轉(zhuǎn)點。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關(guān)電源技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新，這一成本反轉(zhuǎn)點日益向低輸出電力端移動，這為開關(guān)電源提供了廣闊的發(fā)展空間。開關(guān)電源產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化控制、軍工設(shè)備、科研設(shè)備、LED照明、工控設(shè)備、通訊設(shè)備、電力設(shè)備、儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備、半導(dǎo)體制冷制熱、空氣凈化器，電子冰箱，液晶顯示器，LED燈具，通訊設(shè)備，視聽產(chǎn)品，安防，電腦機箱，數(shù)碼產(chǎn)品和儀器類等領(lǐng)域。 1.1.2 開關(guān)電源的簡介隨著電力電子技術(shù)的高速發(fā)展，電力電子設(shè)備與人

15、們的工作、生活的關(guān)系日益密切，而電子設(shè)備都離不開可靠的電源，進入80年代計算機電源全面實現(xiàn)了開關(guān)電源化，率先完成計算機的電源換代，進入90年代開關(guān)電源相繼進入各種電子、電器設(shè)備領(lǐng)域，程控交換機、通訊、電子檢測設(shè)備電源、控制設(shè)備電源等都已廣泛地使用了開關(guān)電源，更促進了開關(guān)電源技術(shù)的迅速發(fā)展。 開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和開關(guān)器件（MOSFET、BJT等）構(gòu)成。開關(guān)電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點上，反而高于開關(guān)

16、電源。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關(guān)電源技術(shù)在不斷地創(chuàng)新，這一成本反轉(zhuǎn)點日益向低輸出電力端移動，這為開關(guān)電源提供了廣泛的發(fā)展空間。 開關(guān)電源高頻化是其發(fā)展的方向，高頻化使開關(guān)電源小型化，并使開關(guān)電源進入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動了高新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、輕便化。另外開關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護環(huán)境方面都具有重要的意義。 1.2 開關(guān)電源的主要類型現(xiàn)代開關(guān)電源有兩種：一種是直流開關(guān)電源；另一種是交流開關(guān)電源。這里主要介紹的只是直流開關(guān)電源，其功能是將電能質(zhì)量較差的原生態(tài)電源（粗電），如市電電源或蓄電池電源，轉(zhuǎn)換成滿足設(shè)備要求的質(zhì)量較高的直流電壓（精

17、電）。直流開關(guān)電源的核心是DC/DC轉(zhuǎn)換器。因此直流開關(guān) 電源的分類是依賴DC/DC轉(zhuǎn)換器分類的。也就是說，直流開關(guān)電源的分類與DC/DC轉(zhuǎn)換器的分類是基本相同的，DC/DC轉(zhuǎn)換器的分類基本上就是直 流開關(guān)電源的分類。 直流DC/DC轉(zhuǎn)換器按輸入與輸出之間是否有電氣隔離可以分為兩類：一類是有隔離的稱為隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器；另一類是沒有隔離的稱為非隔離 式DC/DC轉(zhuǎn)換器。 隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器也可以按有源功率器件的個數(shù)來分類。單管的DC/DC轉(zhuǎn)換器有正激式（Forward）和反激式（Flyback）兩種。雙管DC/DC轉(zhuǎn)換器 有雙管正激式（DoubleTransistor Forward

18、Converter），雙管反激式（Double Transistr Flyback Converter）、推挽式（Push-Pull Converter） 和半橋式（Half-Bridge Converter）四種。四管DC/DC轉(zhuǎn)換器就是全橋DC/DC轉(zhuǎn)換器（Full-Bridge Converter）。 非隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器，按有源功率器件的個數(shù)，可以分為單管、雙管和四管三類。單管DC/DC轉(zhuǎn)換器共有六種，即降壓式（Buck）DC/DC轉(zhuǎn)換器 ，升壓式（Boost）DC/DC轉(zhuǎn)換器、升壓降壓式（Buck Boost）DC/DC轉(zhuǎn)換器、Cuk DC/DC轉(zhuǎn)換器、Zeta DC/DC轉(zhuǎn)換器

19、和SEPIC DC/DC轉(zhuǎn)換器。雙管DC/DC轉(zhuǎn)換 器有雙管串接的升壓式（Buck-Boost）DC/DC轉(zhuǎn)換器。四管DC/DC轉(zhuǎn)換器常用的是全橋DC/DC轉(zhuǎn)換器（Full-Bridge Converter）。 隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器在實現(xiàn)輸出與輸入電氣隔離時，通常采用變壓器來實現(xiàn)，由于變壓器具有變壓的功能，所以有利于擴大轉(zhuǎn)換器的輸出應(yīng)用范圍，也便于實現(xiàn)不同電壓的多路輸出，或相同電壓的多種輸出。 在功率開關(guān)管的電壓和電流定額相同時，轉(zhuǎn)換器的輸出功率通常與所用開關(guān)管的數(shù)量成正比。所以開關(guān)管數(shù)越多，DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出功率越 大，四管式比兩管式輸出功率大一倍，單管式輸出功率只有四管式的1/4。

20、非隔離式轉(zhuǎn)換器與隔離式轉(zhuǎn)換器的組合，可以得到單個轉(zhuǎn)換器所不具各的一些特性。 按能量的傳輸來分，DC/DC轉(zhuǎn)換器有單向傳輸和雙向傳輸兩種。具有雙向傳輸功能的DC/DC轉(zhuǎn)換器，既可以從電源側(cè)向負載側(cè)傳輸功率，也可以從負載側(cè)向電源側(cè)傳輸功率。 DC/DC轉(zhuǎn)換器也可以分為自激式和他控式。借助轉(zhuǎn)換器本身的正反饋信號實現(xiàn)開關(guān)管自持周期性開關(guān)的轉(zhuǎn)換器，叫做自激式轉(zhuǎn)換器，如洛耶爾 （Royer）轉(zhuǎn)換器就是一種典型的推挽自激式轉(zhuǎn)換器。他控式DC/DC轉(zhuǎn)換器中的開關(guān)器件控制信號，是由外部專門的控制電路產(chǎn)生的。 按照開關(guān)管的開關(guān)條件，DC/DC轉(zhuǎn)換器又可以分為硬開關(guān)（Hard Switching）和軟開關(guān)（Soft

21、 Switching）兩種。硬開關(guān)DC/DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)器件是在承受電壓或流過電流的情況下，開通或關(guān)斷電路的，因此在開通或關(guān)斷過程中將會產(chǎn)生較大的交疊損耗，即所謂的開關(guān)損耗（Switching loss）。當(dāng)轉(zhuǎn)換器的工作狀態(tài)一定時開關(guān)損耗也是一定的，而且開關(guān)頻率越高，開關(guān)損耗越大，同時在開關(guān)過程中還會激起電路分布電感和寄生電容的振蕩，帶來附加損耗，因此，硬開關(guān)DC/DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率不能太高。軟開關(guān)DC/DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)管，在開通或關(guān)斷過程中，或是加于其上的電壓為零，即零電壓開關(guān)（Zero-Voltage-Switching，ZVS），或是通過開關(guān)管的電流為零，即零電流開關(guān)（Zero-Cur

22、rentSwitching， ZCS）。這種軟開關(guān)方式可以顯著地減小開關(guān)損耗，以及開關(guān)過程中激起的振蕩，使開關(guān)頻率可以大幅度提高，為轉(zhuǎn)換器的小型化和模塊化創(chuàng)造了條件。1.3 開關(guān)電源的發(fā)展方向1.3.1 開關(guān)電源發(fā)展方向開關(guān)電源高頻化是其發(fā)展的方向，高頻化使開關(guān)電源小型化，并使開關(guān)電源進入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動了開關(guān)電源的發(fā)展前進，每年以超過兩位數(shù)字的增長率向著輕、小、薄、低噪聲、高可靠、抗干擾的方向發(fā)展。開關(guān)電源可分為AC/DC和DC/DC兩大類，DC/DC變換器現(xiàn)已實現(xiàn)模塊化，且設(shè)計技術(shù)及生產(chǎn)工藝在國內(nèi)外均已成熟和標(biāo)準(zhǔn)化，并已得到用戶的認可，但AC/DC的模塊化

23、，因其自身的特性使得在模塊化的進程中，遇到較為復(fù)雜的技術(shù)和工藝制造問題。另外，開關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護環(huán)境方面都具有重要的意義。 開關(guān)電源的發(fā)展方向是高頻、高可靠、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化。由于開關(guān)電源輕、小、薄的關(guān)鍵技術(shù)是高頻化，因此國外各大開關(guān)電源制造商都致力于同步開發(fā)新型高智能化的元器件，特別是改善二次整流器件的損耗，并在功率鐵氧體（Mn?Zn)材料上加大科技創(chuàng)新，以提高在高頻率和較大磁通密度（Bs)下獲得高的磁性能，而電容器的小型化也是一項關(guān)鍵技術(shù)。SMT技術(shù)的應(yīng)用使得開關(guān)電源取得了長足的進展，在電路板兩面布置元器件，以確保開關(guān)電源的輕、小、薄。開關(guān)電源的高頻

24、化就必然對傳統(tǒng)的PWM開關(guān)技術(shù)進行創(chuàng)新，實現(xiàn)ZVS、ZCS的軟開關(guān)技術(shù)已成為開關(guān)電源的主流技術(shù)，并大幅提高了開關(guān)電源的工作效率。對于高可靠性指標(biāo)，美國的開關(guān)電源生產(chǎn)商通過降低運行電流，降低結(jié)溫等措施以減少器件的應(yīng)力，使得產(chǎn)品的可靠性大大提高。 模塊化是開關(guān)電源發(fā)展的總體趨勢，可以采用模塊化電源組成分布式電源系統(tǒng)，可以設(shè)計成N+1冗余電源系統(tǒng)，并實現(xiàn)并聯(lián)方式的容量擴展。針對開關(guān)電源運行噪聲大這一缺點，若單獨追求高頻化其噪聲也必將隨著增大，而采用部分諧振轉(zhuǎn)換電路技術(shù)，在理論上即可實現(xiàn)高頻化又可降低噪聲，但部分諧振轉(zhuǎn)換技術(shù)的實際應(yīng)用仍存在著技術(shù)問題，故仍需在這一領(lǐng)域開展大量的工作，以使得該項技術(shù)得以

25、實用化。 電力電子技術(shù)的不斷創(chuàng)新，使開關(guān)電源產(chǎn)業(yè)有著廣闊的發(fā)展前景。要加快我國開關(guān)電源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度，就必須走技術(shù)創(chuàng)新之路，走出有中國特色的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合發(fā)展之路，為我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展做出貢獻。1.3.2開關(guān)電源的發(fā)展與趨勢1955年美國羅耶（GH.Roger)發(fā)明的自激振蕩推挽晶體管單變壓器直流變換器，是實現(xiàn)高頻轉(zhuǎn)換控制電路的開端，1957年美國查賽（Jen Sen)發(fā)明了自激式推挽雙變壓器，1964年美國 科學(xué)家們提出取消工頻變壓器的串聯(lián)開關(guān)電源的設(shè)想，這對電源向體積和重量的下降獲得了一條根本的途徑。到了1969年由于大功率硅晶體管的耐壓提高，二極管反向恢復(fù)時間的縮短等元器件改善，終于做成

26、了25千赫的開關(guān)電源。 目前，開關(guān)電源以小型、輕量和高效率的特點被廣泛應(yīng)用于以電子計算機為主導(dǎo)的各種終端設(shè)備、通信設(shè)備等幾乎所有的電子設(shè)備，是當(dāng)今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源方式。目前市場上出售的開關(guān)電源中采用雙極性晶體管制成的100kHz、用MOSFET制成的500kHz電源，雖已實用化，但其頻率有待進一步提高。要提高開關(guān)頻率，就要減少開關(guān)損耗，而要減少開關(guān)損耗，就需要有高速開關(guān)元器件。然而，開關(guān)速度提高后，會受電路中分布電感和電容或二極管中存儲電荷的影響而產(chǎn)生浪涌或噪聲。這樣，不僅會影響周圍電子設(shè)備，還會大大降低電源本身的可靠性。其中，為防止隨開關(guān)啟-閉所發(fā)生的電壓浪涌，可采用R

27、-C或L-C緩沖器，而對由二極管存儲電荷所致的電流浪涌可采用非晶態(tài)等磁芯制成的磁緩沖器。不過，對1MHz以上的高頻，要采用諧振電路，以使開關(guān)上的電壓或通過開關(guān)的電流呈正弦波，這樣既可減少開關(guān)損耗，同時也可控制浪涌的發(fā)生。這種開關(guān)方式稱為諧振式開關(guān)。目前對這種開關(guān)電源的研究很活躍，因為采用這種方式不需要大幅度提高開關(guān)速度就可以在理論上把開關(guān)損耗降到零，而且噪聲也小，可望成為開關(guān)電源高頻化的一種主要方式。當(dāng)前，世界上許多國家都在致力于數(shù)兆Hz的變換器的實用化研究。1.4 開關(guān)電源主要技術(shù)參數(shù)高頻開關(guān)電源額定直流輸出電壓、浮充電壓、均充電壓、功率因數(shù)、穩(wěn)壓精度、效率、雜音電壓(不接蓄電池組) 、電池

28、溫度補償?shù)取?、額定直流輸出電壓：指市電經(jīng)整流模塊變換后的額定輸出電壓，正選的電源電壓為-48V，電壓允許變動范圍-40 -57V。這種“-”型基礎(chǔ)電壓是指電源正饋電線接地，作為參考電位零伏，負饋電線裝接熔斷器后，與機架電源連接。2、浮充電壓：在市電正常時，蓄電池與整流器并聯(lián)運行，蓄電池自放電引起的容量損失便在全浮充過程被補足。根據(jù)電池特性及溫度所需補充損失電流的多少而設(shè)定的電壓。3、均充電壓：為使蓄電池快速補充容量，視需要升高浮充電壓，使流入電池補充電流增加，這一過程整流器輸出得電壓為“均充”電壓。4、功率因數(shù):有功功率對視在功率的比叫做功率因數(shù)。由于開關(guān)電源電路的整流部分使電網(wǎng)的電流波形畸

29、變，諧波含量增大，而使得功率因數(shù)降低（不采取任何措施，功率因數(shù)只有0.60.7），污染了電網(wǎng)環(huán)境。開關(guān)電源要大量進入電網(wǎng)，就必須提高功率因數(shù)，減輕對電網(wǎng)的污染，以免破壞電網(wǎng)的供電質(zhì)量。滿載狀態(tài)下，功率因數(shù)不低于0.92。5、效率：高頻開關(guān)電源模塊的壽命是由模塊內(nèi)部工作溫升所決定。溫升主低主要是由模塊的效率高低所決定?，F(xiàn)在市場上大量使用的開關(guān)電源技術(shù)，主要采有的是脈寬調(diào)制技術(shù)（PWM）。模塊的損耗主要由開關(guān)管的開通、關(guān)斷及導(dǎo)通三種狀態(tài)下的損耗，浪涌吸收電路損耗，整流二極管導(dǎo)通損耗，工和輔助電源功耗及磁心元件損耗等因素構(gòu)成。減少這些損耗就會提高模塊的整體效率。對此現(xiàn)行較好的處理方法分別是：開關(guān)管的

30、開通、關(guān)斷及導(dǎo)通狀態(tài)的損耗采用MOSFET和IGBT并聯(lián)使用，利用兩種不同類型的器件的開頭及導(dǎo)通損耗的優(yōu)勢互補，其綜合損耗是利用單一類型開關(guān)管工作損耗的20%左右；浪涌吸收電路可采用無損耗吸收電路，這一技術(shù)的使用使得該部分損耗大幅度下降；整流二極管可采用導(dǎo)通電阻較小的器件，優(yōu)化設(shè)計控制電路，選擇集成度較高的IC器件都可減少功耗；磁心材料可選擇如菲利浦的3C90等均可減少損耗。高頻電容器的選擇嚴(yán)格控制峰值電流的大小，采用這些因素將會使整流模塊的工作在相當(dāng)寬的功率輸出范圍內(nèi)保持較高的效率，如VMA10、DMA12、DMA13及DMA14的工作效率均為91%以上。需要說明的是主開關(guān)管的開通、關(guān)斷及導(dǎo)

31、通狀態(tài)中的損耗所占比例是主要的。開關(guān)狀態(tài)的損耗是PWM控制技術(shù)所固有的缺點。滿載狀態(tài)下，效率不低于0.90。6、穩(wěn)壓精度：滿載狀態(tài)下，當(dāng)輸入電壓由最大變到最小時，整流器輸出電壓調(diào)整范圍不超過1。7、雜音電壓(不接蓄電池組)衡重雜音：電話電路以800HZ雜音電壓為標(biāo)準(zhǔn)，其它頻率雜音電壓響度強弱，用等效雜音系數(shù)表示稱為衡重雜音。系統(tǒng)衡重雜音的測量點視情況選擇在整流器輸出端，蓄電池輸出端及機房機架的輸入端，各測量點數(shù)值不已。寬頻雜音：它是指各次諧波均方根值，即周期連續(xù)頻譜電壓。峰值雜音：指疊加在直流輸出上的交流分量峰值，即指晶閘管或高頻開關(guān)電路導(dǎo)致的針狀脈沖。 離散雜音：指無線電干擾雜音或射頻雜音，

32、通常為150kHz-30MHz頻率內(nèi)的個別頻率雜音。峰-峰值雜音：只由于電源干擾或本機故障所產(chǎn)生的雜音。指標(biāo)如下：電話衡重雜音電壓2mV(3m3400Hz)。寬頻雜音電壓100mV(3.4150kHz)。寬頻雜音電壓30mV(0.1530MHz)。離散頻率雜音電壓5mV(3.4150kHz)。離散頻率雜音電壓3mV(150200kHz)。離散頻率雜音電壓2mV(200500kHz)。離散頻率雜音電壓lmV(0.530MHz)。峰峰雜音電壓200mV。8.電池溫度補償：適合閥控電池溫度補償要求的自動調(diào)節(jié)功能，既當(dāng)環(huán)境溫度每升高一度或降低一度直流輸出電壓應(yīng)相應(yīng)調(diào)整3mv或升高3mv。第2章 開關(guān)電

33、源的分類以及原理2.1 開關(guān)電源的分類與選擇2.1.1 開關(guān)電源的基本分類開關(guān)電源一般有三種工作模式：頻率、脈沖寬度固定模式，頻率固定、脈沖寬度可變模式，頻率、脈沖寬度可變模式。前一種工作模式多用于DC/AC逆變電源，或DC/DC電壓變換；后兩種工作模式多用于開關(guān)穩(wěn)壓電源。另外，開關(guān)電源輸出電壓也有三種工作方式：直接輸出電壓方式、平均值輸出電壓方式、幅值輸出電壓方式。同樣，前一種工作方式多用于DC/AC逆變電源，或DC/DC電壓變換；后兩種工作方式多用于開關(guān)穩(wěn)壓電源。根據(jù)開關(guān)器件在電路中連接的方式，目前比較廣泛使用的開關(guān)電源，大體上可分為：串聯(lián)式開關(guān)電源、并聯(lián)式開關(guān)電源、變壓器式開關(guān)電源等三大

34、類。其中，變壓器式開關(guān)電源（后面簡稱變壓器開關(guān)電源）還可以進一步分成：推挽式、半橋式、全橋式等多種；根據(jù)變壓器的激勵和輸出電壓的相位，又可以分成：正激式、反激式、單激式和雙激式等多種；如果從用途上來分，還可以分成更多種類。下面就幾種基本電路做簡要的分析：1. 基本電路交流電壓經(jīng)整流電路及濾波電路整流濾波后，變成含有一定脈動成份的直流電壓，該電壓進人高頻變換器被轉(zhuǎn)換成所需電壓值的方波，最后再將這個方波電壓經(jīng)整流濾波變?yōu)樗枰闹绷麟妷骸?控制電路為一脈沖寬度調(diào)制器，它主要由取樣器、比較器、振蕩器、脈寬調(diào)制及基準(zhǔn)電壓等電路構(gòu)成。這部分電路目前已集成化，制成了各種開關(guān)電源用集成電路。控制電路用來調(diào)整

35、高頻開關(guān)元件的開關(guān)時間比例，以達到穩(wěn)定輸出電壓的目的。 2單端反激式開關(guān)電源 圖2-1 單端反激式開關(guān)電源如圖2-1，單端反激式開關(guān)電源的典型電路：電路中所謂的單端是指高頻變換器的磁芯僅工作在磁滯回線的一側(cè)。所謂的反激，是指當(dāng)開關(guān)管VT1 導(dǎo)通時，高頻變壓器初級繞組的感應(yīng)電壓為上正下負，整流二極管VD1處于截止?fàn)顟B(tài)，在初級繞組中儲存能量。當(dāng)開關(guān)管VT1截止時，變壓器初級繞組中存儲的能量，通過次級繞組及VD1 整流和電容濾波后向負載輸出。 單端反激式開關(guān)電源是一種成本最低的電源電路，輸出功率為20100，可以同時輸出不同的電壓，且有較好的電壓調(diào)整率。唯一的缺點是輸出的紋波電壓較大，外特性差，適用

36、于相對固定的負載。單端反激式開關(guān)電源使用的開關(guān)管VT1 承受的最大反向電壓是電路工作電壓值的兩倍，工作頻率在20200kHz之間。 3. 單端正激式開關(guān)電源圖2-2 單端正激式開關(guān)電源如圖2-2，單端正激式開關(guān)電源的典型電路：這種電路在形式上與單端反激式電路相似，但工作情形不同。當(dāng)開關(guān)管VT1導(dǎo)通時，VD2也導(dǎo)通，這時電網(wǎng)向負載傳送能量，濾波電感儲存能量；當(dāng)開關(guān)管VT1截止時，電感通過續(xù)流二極管VD3 繼續(xù)向負載釋放能量。在電路中還設(shè)有鉗位線圈與二極管VD2，它可以將開關(guān)管VT1的最高電壓限制在兩倍電源電壓之間。為滿足磁芯復(fù)位條件，即磁通建立和復(fù)位時間應(yīng)相等，所以電路中脈沖的占空比不能大于。由

37、于這種電路在開關(guān)管VT1導(dǎo)通時，通過變壓器向負載傳送能量，所以輸出功率范圍大，可輸出50200 的功率。電路使用的變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積也較大，正因為這個原因，這種電路的實際應(yīng)用較少。4自激式開關(guān)穩(wěn)壓電源圖2-3 自激式開關(guān)電源如圖2-3，自激式開關(guān)穩(wěn)壓電源的典型電路：這是一種利用間歇振蕩電路組成的開關(guān)電源，也是目前廣泛使用的基本電源之一。 當(dāng)接入電源后在R1給開關(guān)管VT1提供啟動電流，使VT1開始導(dǎo)通，其集電極電流Ic在L1中線性增長，在L2 中感應(yīng)出使VT1 基極為正，發(fā)射極為負的正反饋電壓，使VT1 很快飽和。與此同時，感應(yīng)電壓給C1充電，隨著C1充電電壓的增高，VT1基極電位逐漸變低，致

38、使VT1退出飽和區(qū)，Ic 開始減小，在L2 中感應(yīng)出使VT1 基極為負、發(fā)射極為正的電壓，使VT1 迅速截止，這時二極管VD1導(dǎo)通，高頻變壓器初級繞組中的儲能釋放給負載。在VT1截止時，L2中沒有感應(yīng)電壓，直流供電輸人電壓又經(jīng)R1給C1反向充電，逐漸提高VT1基極電位，使其重新導(dǎo)通，再次翻轉(zhuǎn)達到飽和狀態(tài)，電路就這樣重復(fù)振蕩下去。這里就像單端反激式開關(guān)電源那樣，由變壓器的次級繞組向負載輸出所需要的電壓。 自激式開關(guān)電源中的開關(guān)管起著開關(guān)及振蕩的雙重作從，也省去了控制電路。電路中由于負載位于變壓器的次級且工作在反激狀態(tài)，具有輸人和輸出相互隔離的優(yōu)點。這種電路不僅適用于大功率電源，亦適用于小功率電源

39、。 5推挽式開關(guān)電源 圖2-4 推挽式開關(guān)電源如圖2-4，推挽式開關(guān)電源的典型電路：它屬于雙端式變換電路，高頻變壓器的磁芯工作在磁滯回線的兩側(cè)。電路使用兩個開關(guān)管VT1和VT2，兩個開關(guān)管在外激勵方波信號的控制下交替的導(dǎo)通與截止，在變壓器次級統(tǒng)組得到方波電壓，經(jīng)整流濾波變?yōu)樗枰闹绷麟妷?。這種電路的優(yōu)點是兩個開關(guān)管容易驅(qū)動，主要缺點是開關(guān)管的耐壓要達到兩倍電路峰值電壓。電路的輸出功率較大，一般在100-500 范圍內(nèi)。 6降壓式開關(guān)電源 圖2-5 降壓式開關(guān)電源如圖2-5降壓式開關(guān)電源的典型電路：當(dāng)開關(guān)管VT1 導(dǎo)通時，二極管VD1 截止，輸人的整流電壓經(jīng)VT1和L向充電，這一電流使電感中的

40、儲能增加。當(dāng)開關(guān)管VT1截止時，電感感應(yīng)出左負右正的電壓，經(jīng)負載RL和續(xù)流二極管VD1釋放電感中存儲的能量，維持輸出直流電壓不變。電路輸出直流電壓的高低由加在VT1基極上的脈沖寬度確定。 這種電路使用元件少，它同下面介紹的另外兩種電路一樣，只需要利用電感、電容和二極管即可實現(xiàn)。7升壓式開關(guān)電源 圖2-6升壓式開關(guān)電源如圖2-6，升壓式開關(guān)電源的穩(wěn)壓電路：當(dāng)開關(guān)管 VT1 導(dǎo)通時，電感儲存能量。當(dāng)開關(guān)管VT1 截止時，電感感應(yīng)出左負右正的電壓，該電壓疊加在輸人電壓上，經(jīng)二極管VD1向負載供電，使輸出電壓大于輸人電壓，形成升壓式開關(guān)電源。 8反轉(zhuǎn)式開關(guān)電源 圖2-7 反轉(zhuǎn)式開關(guān)電源 如圖2-7，反

41、轉(zhuǎn)式開關(guān)電源的典型電路：這種電路又稱為升降壓式開關(guān)電源。無論開關(guān)管VT1之前的脈動直流電壓高于或低于輸出端的穩(wěn)定電壓，電路均能正常工作。 當(dāng)開關(guān)管 VT1 導(dǎo)通時，電感L 儲存能量，二極管VD1 截止，負載RL靠電容C上次的充電電荷供電。當(dāng)開關(guān)管VT1截止時，電感中的電流繼續(xù)流通，并感應(yīng)出上負下正的電壓，經(jīng)二極管VD1向負載供電，同時給電容充電。2.1.2 開關(guān)電源的選擇基礎(chǔ)一般來說，功率很小的電源（1100W）采用電路簡單、成本低的反激型電路較好；當(dāng)電源功率在100W以上且工作環(huán)境干擾較大、輸入電壓質(zhì)量惡劣、輸出短路頻繁時，則應(yīng)采用正激型電路；對于功率大于500W、工作條件較好的電源，則采用

42、半橋或全橋電路較為合理。如果對成本要求比較嚴(yán)，可以采用半橋電路；如果功率很大，則應(yīng)采用全橋電路。推挽電路通常用于輸入電壓很低、功率較大的場合。自20世紀(jì)90年代以來，開關(guān)電源的發(fā)展日新月異。但是，技術(shù)總是在不斷的進步，許多新領(lǐng)域和新要求對開關(guān)電源提出了更新更高的挑戰(zhàn)。比如：輸入的要求變得更嚴(yán)格，不符合IEC1000-3-2標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品將陸續(xù)被淘汰；輸出則有了許多新的特殊的應(yīng)用領(lǐng)域，使得研制和開發(fā)的難度變得更大等等。這些要求推動了開關(guān)電源的兩個分支技術(shù)（有源功率因數(shù)校正技術(shù)和低壓大電流高功率DC/DC變換技術(shù)）一直成為當(dāng)今電力電子的研究課題。另外，由于技術(shù)性能和要求的提高，使得許多相關(guān)技術(shù)課題的研

43、究，例如EMI技術(shù)、PCB Layout問題、熱理論的分析、集成磁技術(shù)、新型電容技術(shù)、新型功率器件技術(shù)、新型控制以及結(jié)構(gòu)和工藝等正在迅速增加。本設(shè)計旨在設(shè)計并制作出一種額定輸出功率為30W的通用型小功率開關(guān)電源。單端反激式電路不僅符合功率的要求，并且具備電路簡單、所用元件少、輸出與輸入間有電氣隔離、電壓輸入范圍寬、能方便的實現(xiàn)多路輸出、有較好的電壓調(diào)整率的特點。因此，本設(shè)計選擇了單端反激式的拓撲類型。2.2 開關(guān)電源結(jié)構(gòu)及工作原理2.2.1 開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)開關(guān)式穩(wěn)壓電源的基本電路框圖如圖2-8所示。交流電壓經(jīng)整流電路及濾波電路整流濾波后，變成含有一定脈動成份的直流電壓，該電壓進人高頻變換器被轉(zhuǎn)

44、換成所需電壓值的方波，最后再將這個方波電壓經(jīng)整流濾波變?yōu)樗枰闹绷麟妷骸？刂齐娐窞橐幻}沖寬度調(diào)制器，它主要由取樣器、比較器、振蕩器、脈寬調(diào)制及基準(zhǔn)電壓等電路構(gòu)成。這部分電路目前已集成化，制成了各種開關(guān)電源用集成電路。控制電路用來調(diào)整高頻開關(guān)元件的開關(guān)時間比例，以達到穩(wěn)定輸出電壓的目的。 輸入整流濾波功率轉(zhuǎn)換電路高頻變壓器輸出整流濾波取樣器比較器脈寬調(diào)制振蕩器基準(zhǔn)電壓DCAC圖2-8開關(guān)電源的電路組成2.2.2 開關(guān)電源的工作原理1. 原理簡介開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力技術(shù)，控制開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)

45、成。 開關(guān)電源的工作過程相當(dāng)容易理解，在線性電源中，讓功率晶體管工作在線性模式，與線性電源不同的是，PWM開關(guān)電源是讓功率晶體管工作在導(dǎo)通和關(guān)斷的狀態(tài)，在這兩種狀態(tài)中，加在功率晶體管上的伏-安乘積是很小的（在導(dǎo)通時，電壓低，電流大；關(guān)斷時，電壓高，電流?。?功率器件上的伏安乘積就是功率半導(dǎo)體器件上所產(chǎn)生的損耗。 與線性電源相比，PWM開關(guān)電源更為有效的工作過程是通過“斬波”，即把輸入的直流電壓斬成幅值等于輸入電壓幅值的脈沖電壓來實現(xiàn)的。脈沖的占空比由開關(guān)電源的控制器來調(diào)節(jié)。一旦輸入電壓被斬成交流方波，其幅值就可以通過變壓器來升高或降低。通過增加變壓器的二次繞組數(shù)就可以增加輸出的電壓值。最后這些

46、交流波形經(jīng)過整流濾波后就得到直流輸出電壓。 控制器的主要目的是保持輸出電壓穩(wěn)定，其工作過程與線性形式的控制器很類似。也就是說控制器的功能塊、電壓參考和誤差放大器，可以設(shè)計成與線性調(diào)節(jié)器相同。他們的不同之處在于，誤差放大器的輸出（誤差電壓）在驅(qū)動功率管之前要經(jīng)過一個電壓/脈沖寬度轉(zhuǎn)換單元。 開關(guān)電源有兩種主要的工作方式：正激式變換和升壓式變換。盡管它們各部分的布置差別很小，但是工作過程相差很大，在特定的應(yīng)用場合下各有優(yōu)點。2.電路原理所謂開關(guān)電源，顧名思義，就是這里有一扇門，一開門電源就通過，一關(guān)門電源就停止通過，那么什么是門呢，開關(guān)電源里有的采用可控硅，有的采用開關(guān)管，這兩個元器件性能差不多，

47、都是靠基極、（開關(guān)管）控制極（可控硅）上加上脈沖信號來完成導(dǎo)通和截止的，脈沖信號正半周到來，控制極上電壓升高，開關(guān)管或可控硅就導(dǎo)通，由220V整流、濾波后輸出的300V電壓就導(dǎo)通，通過開關(guān)變壓器傳到次級，再通過變壓比將電壓升高或降低，供各個電路工作。振蕩脈沖負半周到來，電源調(diào)整管的基極、或可控硅的控制極電壓低于原來的設(shè)置電壓，電源調(diào)整管截止，300V電源被關(guān)斷，開關(guān)變壓器次級沒電壓，這時各電路所需的工作電壓，就靠次級本路整流后的濾波電容放電來維持。待到下一個脈沖的周期正半周信號到來時，重復(fù)上一個過程。這個開關(guān)變壓器就叫高頻變壓器，因為他的工作頻率高于50HZ低頻。那么推動開關(guān)管或可控硅的脈沖如

48、何獲得呢，這就需要有個振蕩電路產(chǎn)生，我們知道，晶體三極管有個特性，就是基極對發(fā)射極電壓是0.65-0.7V是放大狀態(tài)，0.7V以上就是飽和導(dǎo)通狀態(tài)， -0.1V- -0.3V就工作在振蕩狀態(tài)，那么其工作點調(diào)好后，就靠較深的負反饋來產(chǎn)生負壓，使振蕩管起振，振蕩管的頻率由基極上的電容充放電的時間長短來決定，振蕩頻率高輸出脈沖幅度就大，反之就小，這就決定了電源調(diào)整管的輸出電壓的大小。那么變壓器次級輸出的工作電壓如何穩(wěn)壓呢，一般是在開關(guān)變壓器上，單繞一組線圈，在其上端獲得的電壓經(jīng)過整流濾波后，作為基準(zhǔn)電壓，然后通過光電耦合器，將這個基準(zhǔn)電壓返回振蕩管的基極，來調(diào)整震蕩頻率的高低，如果變壓器次級電壓升高

49、，本取樣線圈輸出的電壓也升高，通過光電耦合器獲得的正反饋電壓也升高，這個電壓加到振蕩管基極上，就使振蕩頻率降低，起到了穩(wěn)定次級輸出電壓的穩(wěn)定，太細的工作情況就不必細講了，也沒必要了解的那么細的，這樣大功率的電壓由開關(guān)變壓器傳遞，并與后級隔開，返回的取樣電壓由光耦傳遞也與后級隔開，所以前級的市電電壓，是與后級分離的，這就叫冷板，是安全的，變壓器前的電源是獨立的，這就叫開關(guān)電源。圖2-9開關(guān)電源原理圖2.2.3 脈沖調(diào)制式開關(guān)電源的基本原理開關(guān)電源按控制方式分為調(diào)寬式和調(diào)頻式以及兩者混合式。其中，前兩者的區(qū)別在于：前者通過改變占空比來實現(xiàn)穩(wěn)壓，開關(guān)器件導(dǎo)通的周期并不變。而后者恰恰相反。在目前開發(fā)和

50、使用的開關(guān)電源電路中，絕大多數(shù)為脈寬調(diào)制（PWM）型,全稱脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation ，PWM）技術(shù)，本設(shè)計亦采用調(diào)寬式控制方法。它通過對脈沖寬度進行調(diào)制來獲得所需波形（含形狀和幅值）。其基本工作原理就是在輸入電壓、內(nèi)部參數(shù)以及外接負載發(fā)生變化的情況下，根據(jù)反饋的結(jié)果，調(diào)節(jié)開關(guān)器件的脈沖寬度（輸出電壓的高或低而使占空比相應(yīng)小或大）使輸出電壓穩(wěn)定。 PWM開關(guān)電源的控制原理如圖2-10所示。當(dāng)UI與T不變時，直流平均電壓U0將與脈沖寬度T1成正比。這樣，只要設(shè)法使脈沖寬度即占空比（在一個周期內(nèi)T內(nèi),開關(guān)導(dǎo)通的時間Ton所占整個周期T的比例,稱為占空比D,D=Ton

51、/T），就可達到穩(wěn)定電壓的目的。圖2-10 PWM開關(guān)電源控制原理及波形圖第3章 TOPSwitch-II系列開關(guān)電源工作原理3.1 TOPSwitch-II系列單片開關(guān)電源的性能特點單片開關(guān)電源具有單片集成化、最簡外圍電路、最佳性能指標(biāo)、能構(gòu)成無工頻變壓器開關(guān)電源等顯著優(yōu)點。美國動力公司在世界上率先研制成功的三端隔離式脈寬調(diào)制單片開關(guān)電源集成電路，被譽為“頂級開關(guān)電源”。其第一代產(chǎn)品以1994年推出的TOP100200系列為代表，第二代產(chǎn)品則是1997年問世的TOPSwitch。上述產(chǎn)品一經(jīng)問世便顯示出強大的生命力，它極大地簡化了150W以下開關(guān)電源的設(shè)計和新產(chǎn)品的開發(fā)工作，也為新型、高效、

52、低成本開關(guān)電源的推廣與普及創(chuàng)造了良好條件，可廣泛用于儀器儀表、筆記本電腦、移動電話、電視機、VCD和DVD、攝錄像機、手機電池充電器、功率放大器等領(lǐng)域，并能構(gòu)成各種小型化、高密度、在價格上能與線性穩(wěn)壓電源相競爭的ACDC電源變換模塊。TOPSwitch與第一代產(chǎn)品相比，它不僅在性能上進一步改進，而且輸出功率得到顯著提高，現(xiàn)已成為國際上開發(fā)中、小功率開關(guān)電源及電源模塊的優(yōu)選集成電路，其主要性能特點如下：1. 將脈寬調(diào)制（PWM）控制系統(tǒng)的全部功能集成到三端芯片中。內(nèi)含脈寬調(diào)制器、功率開關(guān)場效應(yīng)管（MOSFET）、自動偏置電路、保護電路、高壓啟動電路和環(huán)路補償電路，通過高頻變壓器使輸出端與電網(wǎng)完全

53、隔離，真正實現(xiàn)了無工頻變壓器、隔離式開關(guān)電源的單片集成化，使用安全可靠。 2. 輸入交流電壓和頻率的范圍極寬。作固定電壓輸入時可選110V115V230V交流電，允許變化15；在寬電壓范圍輸入時，適配85V265V交流電，但POM值要比前者降低40。3.TOPSwitch只有3個引出端，可以同三端線性集成穩(wěn)壓器相媲美，能以最簡方式構(gòu)成無工頻變壓器的反激式開關(guān)電源。為完成多種控制、偏置及保護功能，其控制端和漏極端均屬多功能因粗話段，實現(xiàn)了一腳多用。它具有連續(xù)和不連續(xù)兩種工作方式。反饋電路有四種基本類型，能構(gòu)成各種普通型或精密性開關(guān)電源。4. 開關(guān)頻率的典型值為100kHz，允許范圍是90kHz1

54、10kHz，占空比調(diào)節(jié)范圍是1.767。5. 外圍電路簡單，成本低廉。外部僅需接整流濾波器、高頻變壓器、漏極鉗位保護電路、反饋電路、輸出電路。6. 電源效率高。芯片本身功耗很低，電源效率可達80左右，最高能達90%。 7. 它屬于漏極開路輸出并且利用電流來線性調(diào)節(jié)占空比的AC/DC電源變換器，即電流控制型開關(guān)電源。8. 采用這種芯片能夠降低開關(guān)電源所產(chǎn)生的電磁干擾（EMI）。9. 其工作溫度范圍為0-70oC,芯片最高結(jié)溫Tjm=135oC。3.2 TOPSwitch-II系列單片開關(guān)電源的工作原理3.2.1 TOPSwtch-II的引腳功能圖3-1 TOPSwitch-II的引腳排列圖上）T

55、O-220封裝 下）DIP-8封裝和SMD-8封裝TOPSwitch-II的管腳排列如圖3-1所示。它有三種封裝形式。其中，TO220封裝有3個引腳。DIP8封裝及SMD8封裝各有8個引腳，但均可簡化成3個。這3個管腳分別為控制端C，源極S，漏極D?？刂贫擞?個作用：1.利用控制電流IC的大小來調(diào)節(jié)占空比D。通常，占空比D是指輸出脈寬調(diào)制信號中的高電平持續(xù)時間t與周期T的百分比，有公式：。當(dāng)Ic從6.0mA減到2.0mA時，D就由1.7%曾至67%，比例系數(shù)即為脈寬調(diào)制增益。2.它與內(nèi)部的并聯(lián)調(diào)整器/誤差放大器相連，能為芯片提供正常工作所需的偏流；3. 該端還作為電源之路和自動重啟/補償電容的

56、連接點，通過外連接旁路電容來決定自動重啟動的頻率；4. 對控制回路進行補償。漏極D與片內(nèi)功率開關(guān)管的漏極連通，漏-源擊穿電壓U(BR)DS700V。源極S則接內(nèi)部功率開關(guān)管的源極，還與小散熱片連通，作為一次側(cè)電路的公共地。3.2.2. TOPSwitch-II的工作原理如圖3-2是TOPSwitch-II的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖，TOP包括10部分，下面簡要敘述一下：1. 控制電壓源控制電壓Uc能向并聯(lián)調(diào)整器和門驅(qū)動極提供偏置電壓，而控制端電流Ic則能調(diào)節(jié)占空比?？刂贫说目傠娙萦肅t表示，由它決定自動重起動的定時，同時控制環(huán)路的補償，Uc有兩種工作模式，一種是滯后調(diào)節(jié)，用于起動和過載兩種情況，具有延遲控

57、制作用；另一種是并聯(lián)調(diào)節(jié)，用于分離誤差信號與控制電路的高壓電流源。剛起動電路時由DC極之間的高壓電流源提供控制端電流Ic，以便給控制電路供電并對Ct充電。2. 帶隙基準(zhǔn)電壓源帶隙基準(zhǔn)電壓源除向內(nèi)部提供各種基準(zhǔn)電壓之外，還產(chǎn)生一個具有溫度補償并可調(diào)整的電流源，以保證精確設(shè)定振蕩器頻率和門極驅(qū)動電流。3. 振蕩器內(nèi)部振蕩電容是在設(shè)定的上、下閾值UH、UL之間周期性地線性充放電，以產(chǎn)生脈寬調(diào)制器所需要的鋸齒波（SAW），與此同時還產(chǎn)生最大占空比信號(Dmax)和時鐘信號(CLOCK)。為減小電磁干擾，提高電源效率，振蕩頻率（即開關(guān)頻率）設(shè)計為100kHz，脈沖波形的占空比設(shè)定為D。4. 放大器誤差放大器的增