文档介绍：基于 TOP247Y 多路隔离输出开关电源的设计杨苹,周国仲,刘军,林旭成(华南理工大学电力学院,广东省绿色能源技术重点实验室,广东广州 510640) 通信电源技术, 2009 年5月 25 日第 26 卷第 3期 1引言 2反激式开关电源设计原理 3基于 TOP247Y 的开关电源设计 4实验研究 5结论摘要: 介绍了一种采用 TOP247Y 芯片设计的多路隔离输出开关电源。在阐述其工作原理的基础上给出了利用 PI Transformer Designer 软件设计变压器的方法, 完成了多路隔离输出开关电源的设计, 并完成了样机制作, 其结构简单,操作方便。实验结果表明: 该电源动态性能良好, 稳定性高, 可用作 IPM 模块的专用驱动电源以及其他外围电路工作电源。文中提供了一种高效、快捷、灵活的电源设计方案。关键词:开关电源;多路隔离输出;TOP247Y;PI 1、 INTRODUCTION 单片式开关电源是将高压 MOSFET 、 PWM 控制器、故障自动保护功能及其它电路集成到一个硅片上, 并辅以较少的外围电路构成的开关电源, 目前已经成为国际上开发中、小功率开关电源、精密开关电源及开关电源模块的优选集成电路基于 TOPSwitch-GX[2] 系列芯片的开关电源与一般开关电源(UC3842+MOSFET) 相比具有高集成度、高性价比、最佳性能指标、结构简单、工作可靠、总体发热量低、体积更小等优点。利用单片开关电源芯片设计开关电源, 整个系统可以由软件平台 PI [3] 来实现, 从而极大地缩短了开关电源的设计周期, 降低设计成本。它是目前设计 290W 以下高效率、多功能、单路或多路输出开关电源的最佳选择。反激式开关电源设计原理当芯片中的 MOSFET 导通时, 原边绕组电流 I1 线性增长, 电感储能, 将电能转变成储存在变压器中的磁场能量, 由于变压器初级绕组的极性与次级绕组的极性相反,VD 处于断开状态, 副边电容放电给负载供电;当 MOSFET 关断时, 原边绕组电流 I1 被切断, 变压器中的磁场能量通过副边绕组和 VD 输出释放, 供给电容 C 充电和给负载供电。本电路中, 高频变压器具有储能、隔离输出和电压变换三大作用整个系统由输入整流滤波电路、高频变压器、 TOPSwitch 控制电路、输出电压采样反馈电路和输出整流滤波电路等构成基于 TOP247Y 的开关电源设计其开关频率高达 132kHz, 在负载很轻时, 自动降低开关频率, 以降低开关损耗,进一步提高电源效率。 TOPSwitch-GX 有6 个引脚,1 脚为控制端 C, 误差放大器及反馈电流的输入脚,用于占空比控制, 也用作电源旁路和自动重启动/ 补偿电容的连接点;2 脚为线路检测端 L, 过压(OV) 、欠压(UV) 保护, 电压前馈、远程开/ 关和同步的输入引脚;3 脚为极限电流设定端 X;4 脚为源极 S, 是功率 MOSFET 的源极连接点,用于高压功率的回路;5脚为开关频率选择端 F选择开关频率的输入引脚, 如果连接到源极引脚则开关频率为 132kHz, 连接到控制引脚则开关频率为 66kHz;7 脚为漏极 D,通过内部的开关高压电流源提供启动偏置电流 PI 是 PI 公司于 2006 年 11 月推出的单片电源设计软件, 功能强大。它是一种交互式电源设计软件, 具有直观的图形界面, 并且是一款简单易用、节省时间、既低成本又高效益的创新型电源设计软件。交流输入电压范围为 85~115V, 输出功率为 75W, 输出电压包括四路输出, 分别为: 两路为+15V , 每路输出电流为 1A, 一路+15V, 输出电流为 2A 和一路-15V, 输出电流为 1A; 三路+15V 输出相互隔离,-15V 输出与+15V 、 2A 输出共地可见满载时的输出电压纹波很小。经过计算分析发现, 整机的平均效率达到 75%, 在 85V~115V 的输入电压范围内, 空载损耗在左右。综上可知, 所设计的多路输出开关电源反馈灵敏,纹波电压小,空载时的功耗小,效率较高 CONCLUSIONS TOPSwitch-GX 系列开关电源具有结构简单、集成度高、性能指标最佳、总体发热量低等优点, 极大简化 290W 以下开关电源的设计和新产品的开发,能大大缩短开关电源的开发周期。本文在研究 TOP247Y 芯片和反激式开关电源设计原理的基础上, 对开关电源的输入整流滤波电路、反馈控制电路和高频变压器等进行了详细设计, 最后完成了基于 TOP247Y 的多路隔离输出开关电源设计。实验结果表明,该电源动态性能良好, 稳定性高, 可广泛应用于电机控制系统和其他电力电子设备中。 T