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基于TOP224Y芯片的单端反激式开关电源

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基于TOP224Y芯片的单端反激式开关电源潘腾，林明耀，李强（东南大学，南京210096）

摘要：介绍了一种采用TOP224Y智能集成芯片实现的开关电源。根据TOP224Y的特性给出了单端反激式开关电源的工程设计方法。对外围电路的设计进行了分析和讨论，并在实验基础上进一步提出了改进电路性能的方法。关键词：开关电源；脉宽调制／单端反激式中图分类号：TN86文献标识码：A文章编号：1000-100X（2003）02-0020-03

AswitchingPowersupplyofsingle-endedflybackbasedonTOP224YPANTeng，LINMing-yao，LI@iang

（Southeastunioersity，nanjing210096，China）

Abstract：ThispaperpresentsaswitchingpowersupplyinwhichanintelligentintergratedchipnamedTOP-224Yisused.basedonthefeaturesofthechip，thepaperprovidesamethodfordevelopingasingle-endedflybackswitchingpow-ersupply.Thedesignoftheexternalcircuitisanalygedanddiscussed，adetaileddevelopingmethodisputforward.Onthebasisofexperimentalfindings，techniCuesofimprovingperformancesarebroughtforward.

Keywords：switchingpowersupply；PWM；single-endedflyback

1引言随着PWM技术的不断发展与完善，开关电源以其极高的性价比获得了广泛的应用。开关电源的设计通常使用控制电路与功率MOSFET相分立的

拓扑结构（UC3842+MOSFET），但这种方案开发周期长，成本高，系统可靠性低。TOPSwitch系列智

能开关电源集成芯片解决了这些问题，该芯片把自启动电路、功率MOSFET、PWM控制电路以及保护电路集成在一起，提高了电源的效率，简化了外围电路的设计，降低了成本，增强了系统的可靠性。2电路设计

图1是使用该系列芯片构建单端反激式开关电源的原理图。单路220交流（ 15%）输入，双路输出电压17.5V／1A，8V／1A，估算总输出功率28W，对应电路如图2所示。由于TOPSwitch集成度高，设计工作主要针对

外围电路进行。外围电路可分为输入整流滤波电路、钳位保护电路，变压器、输出整流滤波电路及反馈电路5部分［2］。设供电条件为AC220V（ 15%），工频，若不加说明，以下设计均以此条件为前提。根据各路输出的功率之和，取2倍裕度选择

收稿日期：2002-05-09

定稿日期：2002-08-08

作者简介：潘腾（1976-），男，广东人，硕士研究生，研究方向为电力电子和无刷直流电机控制。

TOPSwtich芯片，可得到该型号芯片的各项参数。图1使用TOPSwitch构建开关电源原理图图2设计原理图2.1输入整流滤波电路设计整流滤波电路包括输入交流滤波、整流、电容稳压三部分。交流滤波可使用技术成熟的!型滤波电路，具体参数推荐如下：去除差模干扰的C

10

和

C11为0.1"2#F；去除共模干扰的C12、C13

为2.2"

33nF；L1为5"15m~，采取双线并绕。整流电路选择导通时间尽可能短，满足电流阈值的整流桥。在当前供电条件下，电容C1的电容值可根据输出功率，每瓦特对应1#F。假设整流桥中二极管导通时02

第37卷第2期2003年4月电力电子技术PowerElectronicsVol.37，No.2

April，2003间为rC=3ms，由式（1）可得出电容耐压值：VMIN=2V2ACMIN-2PO12fL-r（）C!C!1（1

）

式中!系统效率，可选择80%

fL

交流电网频率

2.2变压器设计（1）磁芯类型为满足TOPSwitch芯片100k~z的工作频率选用锰锌铁氧体。磁芯的形状（如EI、EE等），应尽可能选择圆形磁芯以减小漏感［1］。（2）最大占空比（DMAX）由公式（2）给出最大占空比：

DMAX=VORVOR+（VMIN-VDS）（2

）

式中VOR次级反射到初级的反射电压，可选135V

VDSTOPSwitch的通态电压，可选5V至10V

（3）变压器初级自感LP可由式（3）得到：

LP=!VMINDMAX2POf（3

）

式中PO输出总功率fTOPSwitch的开关频率，f=100k~z（4）导线截面积由流过各绕组的平均电流

（IAVG）、峰值电流（IP）、均方根电流（IRMS）、纹波电流（I

R

）确定电源工作在连续模式或不连续模式下。

（5）每匝电压值工作在反激状态下，绕组输出

电压与每匝电压值成正比，确定各绕组匝数N前需确定每匝电压值。（6）变压器初、次级匝数变压器匝数可以从选择次级绕组匝数开始。对于输入电压为交流200V

（ 15%）电路，次级选择0.6N／V能满足要求。根据变比，再确定初级匝数。2.3输出整流滤波电路设计输出整流滤波电路由整流二极管和滤波电容构成。输出整流二极管的开关损耗占系统损耗的六分之一到五分之一，是影响开关电源效率的主要因素，包括：正向导通损耗和反向恢复损耗。由于肖特基二极管导通时正向压降较低，因此具有更低的正向导通损耗。此外，肖特基二极管反向恢复时间短，在降低反向恢复损耗以及消除输出电压中的纹波方面有明显的性能优势，选用肖特基二极管作为整流二极管。参照最大反向峰值电压选取肖特基二极管，次级各绕组的最大反向峰值电压由式（4）获得：

VXM=VX+VMAX

NX

N

（）

P（4）

式中VXM、VX、NXX路输出的最大反向峰值电压、输出电压、绕组匝数NP

初级匝数

VMAX

变压器初级输入最大电压，

VMAX!=2VACMAX

对输出滤波电容，ESR（等效串联阻抗）和纹波

电流是它的两个重要参数。当电容两端小于35V

时，ESR只与电容的体积有关。在保证控制环路的带宽足够的前提下，应选择耐压值高和容值低的滤波电容。纹波电流的计算公式为：

IRIPPLE=I2SRMS-I!2

O（5）

式中ISRMS各绕组输出的均方根电流IO

各绕组输出的额定电流

若滤波效果不理想，可以在下级再串联一个L、C滤波环节。根据经验，L取2.2!10"~，电容推荐选择120" ／35V低ESR电容。

2.4钳压齐纳管（VR1）和阻断二极管（VD1

）的选择

每个开关周期内，TOPSwitch的关断将导致变压器漏感产生尖峰电压。VR1和VD1构成的钳位电路防止了此电压对TOPSwitch的损坏，VR

1

和

VD1的选择由反射电压VOR决定。VOR

推荐值

为135V，VR1钳位电压VCLO可由经验公式V

CLO=

1.5VOR得出，VD1的耐压值应大于VMAX

并选择快

恢复二极管。2.5反馈电路设计反馈回路的形式依据输出电压精度而决定，本方案使用的“光耦+TL431”可以把输出电压精度控制在 1%。电压反馈信号经分压网络（R4、R5）引入TL431的Ref端，转化为电流反馈信号，经过光

耦隔离后输入TOPSwitch的控制端。光耦工作在线性状态，起隔离作用。如果所选光耦的CRT（电流放大率）上限超过200%，容易造成TOP224过压保护。相反，若CTR下限小于

40%，占空比D将不能随反馈电流的增大而减小，从而导致过流。因此，应选择CTR范围接近100%

的光耦。本方案选择Siemens的CNY17-2（CTR

为63%!125%），也可以选择Siemens的

S ~610A-2。3测试结果及分析

根据以上设计原则，使用TOP224Y芯片制成了17.5V／1A，8V／1A双路开关电源，并对它进行了测试。图3!图6给出了实测波形。由图可见，满载时，电源工作在最大占空比37%。输出纹波由变12

基于TOP224Y芯片的单端反激式开关电源

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TOP244Y单片开关电源原理及维修技巧

TOP244Y单片开关电源原理及维修技巧

TOP244Y单片开关电源原理及维修技巧作者：刘宜新来源：《电子技术与软件工程》2016年第13期摘要本文首先概述了TOP244Y单片开关电源的基本工作原理，接着根据本人多年的维修实践经验，详细介绍了针对此电路的维修技巧，最后通过以TOP244Y单片开关电源维修实例进行剖析，进一步说明TOP244Y开关电源的具体维修技巧及故障的处理。

【关键词】开关电源 TOP244Y单片开关电源原理故障维修技巧开关电源又被称为高效节能电源，它不仅效率高，可达到80﹪-90﹪，而且去掉了笨重的工频变压器，它是利用体积很小的高频变压器来实现电压变换及电网隔离，这样为家用电器的小型化、轻型化奠定了坚实的基础。

采用TOP244Y单片开关电源用途非常广泛，很多民用家用电子产品都采用了此种电路方案，因此家电维修人员很有必要掌握TOP244Y单片开关电源的维修方法。

1 TOP244Y开关电源工作原理分析该开关电源芯片内含脉宽调制器、功率场效应管、自动偏置电路、保护电路。

再配合外部的一次整流滤波电路、、取样比较反馈电路、二次整流滤波电路等部分就组成了一个完整的单片开关电源。

其电路原理如附图所示，以下分别进行分析：1.1 TOP244Y芯片各引脚功能TOP244Y是一款集成式开关电源芯片，它将脉冲宽度调制（PWM）控制系统的全部功能集成到芯片中，其功能引脚如图1所示，各脚功能如下：1.1.1 漏极（D）引脚高压功率MOSFET的漏极输出，通过内部开关高压电流源提供启动偏置电流。

1.1.2 控制（C）引脚误差放大器及反馈电流的输入脚，用于占空比控制。

当控制引脚电压VC接近5.8 V时，控制电路被激活并开始软启动。

当出现开环或短路等故障而使外部电流无法流入控制引脚时，控制引脚上的电容开始放电，达到4.8 V时激活自动重启动电路而关断MOSFET开关管的输出，使控制电路进入低电流的待机模式。

同时该脚也是脉宽调制器电流反馈的控制脚，其占空比与流入控制脚超过芯片内部消耗所需要的电流成反比，实现脉宽调制。

基于UC3842的单端反激式开关电源的设计

基于UC3842的单端反激式开关电源的设计

基于UC3842的单端反激式开关电源的设计电源装置是技术应用的一个重要领域，其中高频开关式直流因为具有效率高、体积小和分量轻等突出优点，获得了广泛的应用。

的控制可以分为控制型和控制型，前者是一个单闭环电压控制系统，系统响应慢，很难达到较高的线形调节率精度，后者，较电压控制型有不行比拟的优点。

UC3842是由Unitrode公司开发的新型控制器件，是国内应用比较广泛的一种电流控制型脉宽调制器。

所谓电流型脉宽调制器是按反馈电流来调整脉宽的。

在脉宽的输入端挺直用流过输出线圈电流的信号与误差输出信号举行比较，从而调整占空比使输出的电感峰值电流尾随误差电压变幻而变幻。

因为结构上有电压环、电流环双环系统，因此，无论开关电源的电压调节率、负载调节率和瞬态响应特性都有提高，是比较抱负的新型的控制器闭。

1 电路设计和原理1．1 UC3842工作原理UC3842是单电源供电，带电流正向补偿，单路调制输出的集成芯片，其内部组成框图l所示。

其中脚1外接阻容元件，用来补偿误差放大器的频率特性。

脚2是反馈电压输入端，将取样电压加到误差放大器的反相输入端，再与同相输入端的基准电压举行比较，产生误差电压。

脚3是电流检测输入端，与协作，构成过流庇护电路。

脚4外接锯齿波外部定时电阻与定时，打算振荡频率，基准电压VREF为0．5V。

输出电压将打算的变压比。

由图1可见，它主要包括高频振荡、误差比较、欠压锁定、电流取样比较、脉宽调制锁存等功能电路。

UC3842主要用于高频中小容量开关电源，用它构成的传统离线式反激变换器电路在驱动隔离输出的单端开关时，通常将误差比较器的反向输入端通过反馈绕组经电阻分压得到的信号与内部2．5V基准举行比较，误差比较器的输出端与反向输入端接成PI补偿网络，误差比较器的输出端与电流采样电压举行比较，从而控制序列的占空比，达到电路稳定的目的。

1．2 系统原理本文以UC3842为核心控制部件，设计一款AC 220V输入，DC 24V输出的单端反激式开关稳压电源。

一步一步精通单端反激式开关电源设计

一步一步精通单端反激式开关电源设计

一步一步精通单端反激式开关电源设计目录■系统应用需求 (3)■步骤1_确定应用需求 (3)■步骤2_根据应用需求选择反馈电路和偏置电压VB (4)■步骤3_确定最小和最大直流输入电压VMIN和VMAX，并基于输入电压和PO选择输入存储电容CIN的容量 (6)3.1、选择输入存储电容CIN的容量 (6)3.2、确定最小和最大直流输入电压VMIN和VMAX (8)■步骤4_输入整流桥的选择 (9)■步骤5_确定发射的输出电压VOR以及钳位稳压管电压VCLO (10)■步骤6_对应相应的工作模式及电流波形设定电流波形参数KP：当KP≤1时，KP=KRP;当KP≥1时，KP=KDP (14)■步骤7_根据VMIN和VOR确定DMAX (15)■步骤8_计算初级峰值电流IP、输入平均电流IAVG和初级RMS电流IRMS (16)■步骤9_基于AC输入电压，VO、PO以及效率选定MOS管芯片 (17)■步骤10_设定外部限流点降低的ILIMIT降低因数KI (17)■步骤11_通过IP和ILIMIT的比较验证MOS芯片选择的正确性 (17)■步骤12_计算功率开关管热阻选择散热片验证MOS芯片选择的正确性 (17)■步骤13_计算初级电感量LP (18)■步骤14_选择磁芯和骨架，再从磁芯和骨架的数据手册中得到AA，AA，AA，和BW的参考值 (18)■步骤15_设定初级绕组的层数L以及次级绕组圈数AA（可能需要经过迭代的过程） (24)■步骤16_计算次级绕组圈数AA以及偏置绕组圈数AA (25)■步骤17_确定初级绕组线径参数OD、DIA、AWG (25)■步骤18_步骤23-检查AA、AAA以及AA。

如果有必要可以通过改变L、AA或AA或磁芯/骨架的方法对其进行迭代，知道满足规定的范围 (25)■步骤24 –确认AA≤4200高斯。

如有必要，减小限流点降低因数AA (26)■步骤25 –计算次级峰值电流AAA (26)■步骤26 –计算次级RMS电流AAAAA (26)■步骤27 –确定次级绕组线径参数AA A、AAA A、AAA A (26)■步骤28 –确定输出电容的纹波电流AAAAAAA (27)■步骤29 –确定次级及偏置绕组的最大峰值反向电压AAAA,AAAA (27)■步骤30 –参照表8，基于VOR及输出类型选择初级钳位电路中使用的钳位稳压管以及阻断二极管 (27)■步骤31 –根据表9选择输出整流管 (28)■步骤32 –输出电容的选择 (28)■步骤33 –后级滤波器电感L和电容C的选择 (29)■步骤34 –从表10选择偏置绕组的整流管 (29)■步骤35 –偏置绕组电容的选择 (29)■步骤36 –控制极引脚电容及串联电阻的选择 (29)■步骤37 –根据图3、4、5及6中所示的参考反馈电路的类型，选用相应的反馈电路元件 (29)■步骤38 –环路动态补偿设计 (30)■系统应用需求交流输入最小电压：VACMIN，单位V交流输入最大电压：VACMAX，单位V交流输入电压频率：FL，单位HZ开关频率：FS，单位KHZ输出电压：Vo，单位V输出电流：IO，单位A电源效率：η负载调整率：SI损耗分配因子：Z空载功率损耗：P_NO_LOAD，单位MW输出纹波电压：VRIPPLE，单位MV■步骤1_确定应用需求●交流输入最小电压：VACMIN●●交流输入电压频率：FL50HZ或者60HZ，详见世界电网频率表。

基于 TOPSwitch-HX 的多路输出单片反激式开关电源设计

基于 TOPSwitch-HX 的多路输出单片反激式开关电源设计

基于 TOPSwitch-HX 的多路输出单片反激式开关电源设计潘冰;顾利华;陈亚伟【期刊名称】《兰州工业学院学报》【年(卷),期】2014(000)005【摘要】设计了基于TOPSwitchII系列芯片二次开发的开关电源专用集成电路。

并给出了反激式开关电源的电路设计，反馈环节设计、低压差线性集成稳压器设计及软件特性、硬件特性。

以采集仪为实例介绍了该电源在工业控制中的应用。

%Based on TOPSwitchII chips , a specialized integrated circuit for power supply is designed .Meanwhile the implementation of flyback switching power supply , feedback design ,low dropout linear integrated voltage reg-ulator and some examples of application in industry control are illustrated .【总页数】4页(P8-11)【作者】潘冰;顾利华;陈亚伟【作者单位】甘肃省膜科学技术研究院，甘肃兰州 730020;中国建筑科学研究院物理所，北京 100044;平凉亨达机械有限责任公司，甘肃平凉 744000【正文语种】中文【中图分类】TN702【相关文献】1.基于TOP261YN芯片的多路输出单端反激式开关电源的设计 [J], 赵翔;方方;马柯帆;王自运;王攀;卢媛2.基于TOP227Y的多路输出反激式开关电源设计 [J], 王银杰;张立生;王林3.基于电流控制型芯片的多路输出反激式开关电源设计 [J], 张慧涛;黄先进;叶斌4.基于 TOPSwitch-HX 的多路输出单片反激式开关电源设计 [J], 潘冰;顾利华;陈亚伟;5.多路输出反激式开关电源的设计 [J], 练新平因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。