PI方案TOP247電源

1、PI方案TOP247開關(guān)電源一. 電路結(jié)構(gòu)分析二.由TOP247YN構(gòu)成的三路隔離輸出+ 15V、+15V和+5V開關(guān)電源電路如圖所示。其輸入電壓變化范圍為20-30V DC和85-265V AC。整流橋型號(hào)為RS205，參數(shù)為反向耐壓600V，最大可通過電流2A。初級(jí)保護(hù)電路由箝位電路（D5、D8）構(gòu)成，能有效抑制因高頻變壓器存在漏感而產(chǎn)生的尖峰電壓，保護(hù)TOP247YN內(nèi)部的功率開關(guān)管不受損壞。D8采用P6KE200A型瞬變電壓抑制二極管（TVS），其反向擊穿電壓UB=200V。V5選用的是UF4007型超快恢復(fù)二極管（SRD）。C5為VCC端的旁路電容。D6和C13組成反饋線圈輸出端的高

2、頻整流濾波器。次級(jí)高頻整流管采用大電流、低壓降的肖特基二極管，型號(hào)為21DQ10（3A/100V）。同時(shí)還使用了UF4007。后面還有濾波電路，輸出端接有假負(fù)載。鐵氧體磁芯型號(hào)為EE25。為防止發(fā)生磁飽和現(xiàn)象，需要加入一定的氣隙。二可以改進(jìn)的方面以上是直接測(cè)繪的變送器開關(guān)電源部分電路得到的電路圖。經(jīng)過分析，還有可以改進(jìn)的地方，主要有以下兩個(gè)方面。1. 還可以在變壓器的初級(jí)加上RC吸收電路，即在D8上并聯(lián)R=68k/2W，C=4.7nF/1000V。2. 輸出濾波部分，濾波電容值較小、沒有接電感，這樣會(huì)導(dǎo)致輸出電壓波動(dòng)較大，而且在輸出端接有保險(xiǎn)管，不知是何用意。三核心部分的分析計(jì)算另外，還有兩個(gè)

3、需要注意的方面，需要進(jìn)行更加詳細(xì)的分析和計(jì)算，才能對(duì)電路的工作原理有更加深入的認(rèn)識(shí)。1 TOP247YN的外部管腳接法。TOP247YN屬于PI（Power Integration）公司推出的第四代TOPSwitch-GX系列單片開關(guān)電源芯片。芯片共有六個(gè)引腳，除了必需的C（控制）、D（漏極）、S（源極）外，還具有三個(gè)特色引腳L（線電壓檢測(cè)）、X（外部限流）、F（頻率）。線電壓檢測(cè)引腳可以實(shí)現(xiàn)過壓（OV）、欠壓（UV）等功能；外部限流引腳可以實(shí)現(xiàn)外部限流調(diào)節(jié)、遠(yuǎn)程開/關(guān)控制；頻率引腳可以控制開關(guān)頻率為66kHz或者132kHz。在本電路中，線電壓檢測(cè)引腳接至源極引腳則禁用此引腳的所有功能。頻率

4、引腳接至源極則開關(guān)頻率為132kHz。外部限流引腳所接電阻R=27k，對(duì)應(yīng)的限流為Ilimit = 40%×3.60 = 1.44A。2 高頻變壓器的設(shè)計(jì)，即變壓器的尺寸和漆包線的線徑、匝數(shù)等參數(shù)，與這些參數(shù)密切相關(guān)的還有電源的輸出能力，即每一路的輸出電流。INPUT MIN85 VACINPUT MAX265 VACOUTPUT15VDCIo0.5AOUTPUT215VDCIo0.1AOUTPUT315VDCIo0.1ANVcc12VDCIo0.01ADmax0.48工作頻率Fs132kHz輸入電容值10uFIN紋波電壓27.94V步驟1求CORE（磁芯） AP=AW*Ae=(Pt

5、*10000)/(2B*fs*J*Ku) 傳遞功率Pt = Po / +PoJ：電流密度A/cm2(300500)一般取350到400，Ku：繞組系數(shù)0.20.5一般取0.4，=0.750.85，一般取0.8，B = 0.185 T 一般取0.2附近以下Pt = Po / +Po = 12.375W AP = AW*Ae = (12.375*10000)/(2*0.185*132*350*0.4) = 0.00335 (cm²)步驟2估算臨界電流 IOB( DCM / CCM BOUNDARY，臨界模式取6080%之間，可取0.75 )0.75 * 0.5 = 0.375 A步驟 3

6、 求匝數(shù)比 N = VIN(min) / (Vo + Vf) * Dmax / (1-Dmax)此處取直流輸入，將紋波計(jì)入，Vo，主要輸出電壓，Vf，二極管管壓降，取0.7VVIN（min）= 85.16 V 匝比 N = 85.16 / (5 + 0.7) * 0.48 / (1-0.48) = 13.79步驟4 求CCM / DCM臨界狀態(tài)之副邊峰值電流ISBIsb = 2Iob / (1-Dmax) = 1.44 A步驟5 計(jì)算次級(jí)電感 Ls 及原邊電感 LpLs =(Vo + Vf)(1-Dmax) * Ts / isb = (5 + 0.7)(1 0.48) * 7.6*10e-6

7、/1.44 = 15.6 uH此處Vf為二極管管壓降0.7V，Ts為開關(guān)周期 1/FsLp = n2*Ls= 2974uH 修正值 3 mH步驟6 求CCM時(shí)副邊峰值電流Isp.CCM時(shí)原邊峰值電流IppIsp = Io(max)/(1-Dmax)+(ISB/2) = 0.5 / 0.52 + 1.44 / 2 = 1.68AIpp= Isp/N = 0.12 A步驟7 計(jì)算各繞組線徑線股數(shù)線徑此處查線徑規(guī)格表，用流過最大平均電流除以設(shè)定的電流密度，為消除集膚效應(yīng)，線徑最好不要超0.5，視開關(guān)頻率而定，此處可查相關(guān)資料R² = 0.5 / 350 得 R = 0.21mm 集膚效應(yīng)銅導(dǎo)線的穿透深度為=66.1 / sqrt(fs) = 0.18mm可見不能使用單股漆包線，這里有兩種選擇一是用多股線，另一種是用多股并繞。選用多股并繞。計(jì)算初級(jí)Np線徑=1 * 0.18（根數(shù)*直徑）計(jì)算次級(jí)Ns1線徑=4 * 0.1計(jì)算次級(jí)Ns2線徑=1 * 0.18步驟8 確定Np、Ns，（每匝伏特?cái)?shù)Va = (Vo + Vf) / Ns）1） Np = Lp * Ipp / (B* Ae)= 1042） Ns = N