多路输出单端反激式开关电源原理及设计
时间：2010-03-15 22:19:50 来源： 作者：
本文介绍了一种基于 TOPSwith 系列芯片设计的小功率多路输出 AC/DC 开关电源的原
理及设计方法。
设计要求
本文设计的开关电源将作为智能仪表的电源，最大功率为 10 W。为了减少 PCB 的数
量和智能仪表的体积，要求电源尺寸尽量小并能将电源部分与仪表主控部分做在同一个 PCB
上。
考虑 10W 的功率以及小体积的因素，电路选用单端反激电路。单端反激电路的特点是：
电路简单、体积小巧且成本低。单端反激电路由输入滤波电路、脉宽调制电路、功率传递电
路(由开关管和变压器组成)、输出整流滤波电路、误差检测电路(由芯片 TL431 及周围元件
组成)及信号传递电路(由隔离光耦及电阻组成)等组成。本电源设计成表面贴装的模块电源，
其具体参数要求如下：
输出最大功率：10W
输入交流电压：85～265V
输出直流电压／电流：+5V，500mA；+12V，150mA；+24V，100mA
纹波电压：≤120mV
单端反激式开关电源的控制原理
所谓单端是指 TOPSwitch-II 系列器件只有一个脉冲调制信号功率输出端一漏极 D。反
激式则指当功率 MOSFET 导通时，就将电能储存在高频变压器的初级绕组上，仅当
MOSFET 关断时，才向次级输送电能，由于开关频率高达 100kHz，使得高频变压器能够
快速存储、释放能量，经高频整流滤波后即可获得直流连续输出。这也是反激式电路的基本
工作原理。而反馈回路通过控制 TOPSwitch 器件控制端的电流来调节占空比，以达到稳压
的目的。
TOPSwitch-Ⅱ系列芯片选型及介绍
TOPSwitch-Ⅱ系列芯片的漏极(D)与内部功率开关器件 MOSFET 相连，外部通过负载
电感与主电源相连，在启动状态下通过内部开关式高压电源提供内部偏置电流，并设有电流
检测。控制极(C)用于占空比控制的误差放大器和反馈电流的输入引脚，与内部并联稳压器
连接，提供正常工作时的内部偏置电流，同时也是提供旁路、自动重起和补偿功能的电容连
接点。源极(S)与高压功率回路的 MOSFET 的源极相连，兼做初级电路的公共点与参考点。
内部输出极 MOSFET 的占空比随控制引脚电流的增加而线性下降，控制电压的典型值为 5.7
V，极限电压为 9 V，控制端最大允许电流为 100 mA。
在设计时还对阈值电压采取了温度补偿措施，以消除因漏源导通电阻随温度变化而引
起的漏极电流变化。当芯片结温大于 135℃时，过热保护电路就输出高电平，关断输出极。
此时控制电压 Vc 进入滞后调节模式，Vc 端波形也变成幅度为 4.7V～5.7V 的锯齿波．若要
重新启动电路，需断电后再接通电路开关，或者将 Vc 降至 3.3V 以下，再利用上电复位电
路将内部触发器置零，使 MOSFET 恢复正常工作。
采用 TOPSwitch-Ⅱ系列设计单片开关电源时所需外接元器件少，而且器件对电路板布
局以及输入总线瞬变的敏感性大大减少，故设计十分方便，性能稳定，性价比更高。
对于芯片的选择主要考虑输入电压和功率。由设计要求可知，输入电压为宽范围输入，
输出功率不大于 10W，故选择 TOP222G。
评论0