文档介绍：2 单端反激式开关电源的工作原理
引言
单片开关电源是在1996年推出的单片集成开关电路,被誉为“顶级开关电源”。它具有单片集成化、最简单的外围电路、最佳的性能指标、能完全实现电气隔离等特点。而本文介绍的单端反激式开关电源正是一种单片开关电源,采用美国IP公司的开关电源芯片TOP226Y。
何谓单端反激式,单端是指开关电源芯片(本文采用TOP226Y)只有一个脉冲调制信号功率输出端——漏极D。反激是指当功率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[11]。
。主要包括:输入整流滤波电路、功率变换电路、输出滤波电路、反馈电路及控制电路几部分组成。功率电路采用单端反激式DC/DC变换器,控制电路是TOP226Y(TOPSwitch-II系列)芯片来实现对输出控制的功能。
电源简要工作原理如下:交流电Ui经输入整流滤波电路后输入到高频变压器一次侧,电压经反激后,次级的高频电压经过输出整流滤波电路整流滤波后,获得输出电压Uo。图中钳位电路是用来吸收高频变压器的漏感产生的尖峰电压,从而保护了TOP226Y中功率管不被尖峰电压烧毁。误差放大器和光耦组成反馈电路,当由于某种原因致使Uo上升,则光耦中发光二极管的电流升高,经过光耦后,使光耦中的电流也升高,使得TOP226Y控制端电流升高,经TOP226Y内控制后,使控制脉宽占空比降低,使Uo维持不变,从而实现稳压目的;反之亦然。
TOP226Y构成的单端反激式开关电源框图
控制芯片介绍
控制芯片概述
本文采用的控制芯片是美国电源集成公司(Power Integrations)公司生产的TOPSwitch-II系列芯片,该系列芯片具有高集成度、高性能价格比、最简外围电路、最佳性能指标等优点。。
TOP226Y内部结构
该器件外部仅有3个控制管脚:D(漏极)为主电源输入端;C(控制端)为控制信号输入端;S(源极)为电源公共端,也是控制电路的基准点。此芯片有三种封装方式TOP-220, DIP-8, SMD-8,用户可根据需要进行选择。它将脉宽调制(PWM)控制系统的全部功能集成到三端芯片中[12]。
。
TOP226Y的管脚封装图
DRAIN脚:
输出管MOSFET的漏极。在启动时,通过一个内部开关控制的高压电流源提供内部偏置电流。内部电流感应点。
CONTROL脚:
作为占空比控制时,是误差放大器和反馈电流的输入端。正常工作时,是分流调整器,提供内部偏置电流。也用做内部电路和自动重启/补偿电容的连接点。
SOURCE脚:
Y型封装时,是输出MOSFET的源极,作为高压电源的回路。原边控制电流的公共参考点。P和G型封装时,是原边控制电流的公共参考点。
SOURCE(HVRTN)脚(P和G封装):
输出管MOSFET的源极,作为高压电源的回路。
芯片参数
1 极限参数:
漏极电压:——————————————————————-~700V
漏极电流增加速度(/每100ns):————————————
控制脚电压:—————————————————————-~9V
控制脚电流:————————————————————— 100mA
储存温度:——————————————————————-65~125℃
运行结点温度:————————————————————-40~150℃
2 其它重要参数:
最大功率:————————————————— 50 W(单一值电从输入)
:————————————————— 30 W(宽范围电压输入)
*TOP-220 (Y)封装
:————————————————— 25 W(单一值电压输入)
:————————————————— 10 W(宽范围电压输入)
*8LP DIP—8封装
导通电阻: Ω(=1OomA.=25℃)
保护电流:(=25℃)
最大占空比: 67%
TOP226Y的工作原理
, 主要包括以下几个部分:控制电压源、带隙基准电压源、高压电流源、振荡器、并联调整器/ 误差放大器、脉宽调制(PWM)比较器、过流保护及上电复位电路、关断
/自动启动电路、门驱动级和输出级、高压电流源。图中Zc为控制端的动态阻抗,是误差电压检测电阻,与构成截止频率为 7kHZ的低通滤波器