基于TOP224Y復(fù)合型精密恒流源的設(shè)計(jì)
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TOP224Y是主電路的核心控制器件，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要包括以下幾個(gè)部分：
(1)控制電壓源。由控制電壓Uc向并聯(lián)調(diào)整器和門極驅(qū)動(dòng)提供偏壓，而控制端電流TC則能調(diào)節(jié)占空比；
(2)帶隙基準(zhǔn)電壓源?？梢蕴峁└鞣N基準(zhǔn)電壓；
(3)振蕩器。產(chǎn)生鋸齒波SAW、最大占空比信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)；
(4)并聯(lián)調(diào)整器／誤差放大器；
(5)脈寬調(diào)制器。通過改變控制端電流IC的大小，連續(xù)調(diào)節(jié)脈沖占空比，實(shí)現(xiàn)脈寬調(diào)制并能濾掉開關(guān)噪聲電壓；
(6)門驅(qū)動(dòng)級(jí)和輸出級(jí)。內(nèi)含耐壓為700V的功率開關(guān)管MOSFET；
(7)過流保護(hù)電路。利用MOSFET的漏源通態(tài)電阻來檢測過電流，當(dāng)漏極電流過大時(shí)MOSFET關(guān)斷，起到過流保護(hù)作用；
(8)過熱保護(hù)及上電復(fù)位電路。當(dāng)芯片結(jié)溫t>135℃時(shí)關(guān)斷輸出級(jí)；
(9)關(guān)斷／自動(dòng)重啟動(dòng)電路。當(dāng)調(diào)節(jié)失控時(shí)，立即使芯片在低占空比下工作。當(dāng)故障已排除，就自動(dòng)重新啟動(dòng)電源恢復(fù)工作；
(10)高壓電流源。提供偏流用。
2．1 開關(guān)恒壓源的工作原理
開關(guān)恒壓源電路主要由TOP224Y器件及其外圍器件、高頻隔離變壓器和整流濾波電路、輸出電壓檢測電路組成。其電路圖如圖3所示。由于TOP224Y器件集成了通態(tài)可控柵極驅(qū)動(dòng)電路的高壓N溝道功率MOSFET管、電壓型PWM控制器、100kHz高頻振蕩器、高壓啟動(dòng)偏置電路、帶隙基準(zhǔn)、用于環(huán)路補(bǔ)償?shù)牟⒙?lián)偏置調(diào)整器以及誤差放大器和故障保護(hù)的全部功能，因而采用后可使電路更為簡潔，設(shè)計(jì)更為方便，性能更強(qiáng)。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/178855.htm
如圖3所示的開關(guān)恒壓源原理如下：輸出經(jīng)過TL431反饋并將誤差放大，TL431的恒流端驅(qū)動(dòng)光電耦合器U的發(fā)光部分，而處在電源高壓這邊的光耦感光部分得到的反饋電流，用來調(diào)整TOP224Y器件的開關(guān)時(shí)間，從而得到一個(gè)穩(wěn)定的直流電壓輸出。
TOP224Y與高頻隔離變壓器、外部誤差放大器都是開關(guān)恒壓源的重要組成部分。
圖3中C1起濾波作用，整流濾波后提供的直流電壓加到T的初級(jí)繞阻N1的上端。
TVS1為P6KE200瞬態(tài)吸收二極管，D1為UF4005超快恢復(fù)二極管，TVS1和D1起保護(hù)TOP224Y中的MOSFET的作用。N1下端由TOP224Y的漏極D內(nèi)的功率開關(guān)場效應(yīng)管MOSFET來驅(qū)動(dòng)，VR1和D1能濾除因T的漏感引起的尖峰電壓，從而保護(hù)TOP224Y中的MOSFET。
D2起整流作用，C2、L1、C3起濾波作用。當(dāng)N2輸出電能時(shí)，N2上的高頻電壓經(jīng)D2整流，再經(jīng)C2、L1、C3濾波后，獲得所設(shè)定的額定直流輸出電壓Vo。
D3起整流作用，C4起濾波作用。T的N3上的高頻電壓經(jīng)D3整流和C4濾波后，給反饋電路中光耦PC817的光敏三極管集電極供電。
R4、R5有分壓器的功能。其作用是采樣輸出電壓。
U為線性光電耦合器PC817，當(dāng)輸入極電流線性變化時(shí)，輸出光敏三極管電流線性變化，可連續(xù)反映電壓的變化。
高頻變壓器能使變換器的輸入電源與負(fù)載之間實(shí)現(xiàn)電氣隔離，提高變換器運(yùn)行的安全可靠性和電磁兼容性；選擇變壓器的變比還可匹配電源電壓與負(fù)載所需的輸出電壓Uo，能使直流變換器的占空比D數(shù)值適中，而不至于接近于零或接近于1。其中輸出電路由高頻變壓器的二次側(cè)、二極管和濾波電容組成，當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，變壓器二次側(cè)的電壓使二極管反偏截止，當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，變壓器二次側(cè)的電壓使二極管導(dǎo)通，向負(fù)載供電。為得到穩(wěn)定的電壓，采用輸出濾波電路，濾除高頻輸出電路的紋波。
外部誤差放大器由光電耦合器和可調(diào)式精密三端穩(wěn)壓器TL431(具有電流輸出能力的可調(diào)基準(zhǔn)電壓源)組成。當(dāng)輸出電壓升高時(shí)，由電阻組成的分壓器的采樣電位也隨之升高，經(jīng)與TL431內(nèi)部的基準(zhǔn)參考電位比較后，使光電耦合器中發(fā)射極電流增加，進(jìn)入TOP224Y控制端C，使內(nèi)部PWM控制器占空比下降，控制內(nèi)部MOSFET占空比下降，導(dǎo)致輸出電壓下降。反之亦然，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)精密穩(wěn)壓。
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