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摘要：TOPSwitch－II器件是一種PWM/MOSFET二合一的新型集成芯片，采用它制作高頻開關(guān)電源，不僅簡化了電路，同時可以改善電源的電磁兼容性能，降低制作成本，本文介紹一種用TOP225Y制作的實驗穩(wěn)壓電源。電路運用PWM技術(shù)和線性穩(wěn)壓技術(shù)，設(shè)計新穎，具有一定的實用價值。

關(guān)鍵詞：TOPSwitch器件單端反激拓撲PWM電路電磁兼容

Application about TOPSwitch－ II Device in Stabile valtage Power Supply for experiment

Abstract: TOPSwitch Ⅱ device is a new type IC merging PWM and MOSFET into one.The high frequency switching power supply mode from it can not only simplify the circuit,but also can improve the EMC characteristics of power supply and reduce the cost of productioncosts. This paper introduces a kind of stabile voltage supply for experiment made of TOP225Y. The circuit used PWM technique and linear stabile voltage technique.Its design is original,and also has some practical value.

Keywods: TOPSwitch, Single ended backward topology, PWM,

EMC中圖法分類號：TN86文獻標識碼：A文章編號：02192713(2000)1155303

1引言

在進行電路和單片機實驗時，實驗穩(wěn)壓電源是必需的設(shè)備之一，對這類穩(wěn)壓電源，功率容量并不要求很大，但要有多組輸出電壓，其中最好有一組輸出電壓能夠連續(xù)可調(diào)，以適應(yīng)不同場合的需要。市售的實驗穩(wěn)壓電源種類很多，但基本上都是采用工頻線性穩(wěn)壓方式。其優(yōu)點是簡單、易制造、價格低，缺點是體大笨重和效率低。采用高頻開關(guān)電源是克服上述缺點的有效途徑，但一般的高頻開關(guān)電源電路復(fù)雜，元器件較多，制作成本也會有所提高，所以目前在實驗穩(wěn)壓電源中采用高頻開關(guān)技術(shù)的仍不多見。然而采用TOPSwitch等新型器件制作的高頻開關(guān)電源，電路可以做得和工頻線性穩(wěn)壓電源一樣簡單，性能很優(yōu)越，效率卻遠高于后者，而成本也不會有明顯的增加。

圖1TOPSwitch－Ⅱ系列器件內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

TOPSwitch器件是美國功率集成公司（POWERIntegrationsInc），于90年代中期推出的新型高頻開關(guān)電源芯片。它是三端脫線式PWM開關(guān)的英文縮寫（ThreeterminalofflinePWMSwitch）。它的特點是將高頻開關(guān)電源中的PWM控制器和MOSFET功率開關(guān)管集成在同一芯片上，是一種二合一器件。這大大簡化了電源電路，提高了可靠性，使得電源的設(shè)計更加簡單快捷。TOPSwitch器件有多種封裝形式，采用DIP－8和SMD－8封裝的，中間4只為空腳，可以將它們接到印刷電路板的銅箔上，將芯片產(chǎn)生的熱量直接傳到印刷電路板上，不必另設(shè)散熱器，節(jié)省了成本。采用TO220封裝的，只有3只管腳，使用起來就和一只大功率三極管一樣便利。此外由于PWM控制器和MOSFET功率開關(guān)管是在管殼內(nèi)連接的，連線極短，這就消除了高頻輻射現(xiàn)象，改善了電源的電磁兼容性能，減小了器件對電路板布局和輸入總線瞬變的要求。TOPSwitch－II是TOPSwitch的改進型號，它將單電壓輸入時的最大功率100W提高到150W，電磁兼容性也得到增強，該器件具有更高的性能價格比。TOPSwitch－II器件包括TOP225－TOP227等幾個型號，主要差別就在于輸出功率的不同。TOPSwitchII器件的內(nèi)部電路與性能分別見圖1和表1所示。

圖2穩(wěn)壓電源原理圖

表1TOPSwitch－Ⅱ的產(chǎn)品分類及最大輸出功率POM

2工作原理

該電源電路拓撲為單端反激式，電路原理見圖2所示。220V市電經(jīng)電源噪聲濾波器LF后再通過橋式整流器直接整流。電源濾波器的作用一方面是濾除由電網(wǎng)傳來的雜波電壓，凈化輸入電源，另一方面也阻止高頻開關(guān)電源的振蕩電壓竄入電網(wǎng)，干擾其它電器?，F(xiàn)在很多電源設(shè)計不重視電源濾波器的選擇，一些中小功率的高頻開關(guān)電源往往不加電源濾波器，這樣不僅降低了電源本身的抗干擾能力，影響其工作穩(wěn)定性，而且也造成對公共電網(wǎng)的污染。市電經(jīng)整流和電容濾波后，變成308V的直流電壓供給TOPSwitch－II器件，TOPSwitch－II構(gòu)成DC/DC變換器，它將輸入的直流高壓變成脈寬可調(diào)的高頻脈沖電壓，經(jīng)高頻變壓器降壓后再進行半波整流和濾波，變成所需要的直流電壓輸出。R1、C1、VD1組成緩沖吸收電路，吸收功率器件在關(guān)斷過程中由于變壓器漏感產(chǎn)生的電壓尖峰過沖，電路的工作頻率為100kHz，振蕩元件已固化在器件內(nèi)部，高頻變壓器的次級有4個繞組，其中的5V/3A繞組N3控制TOPSwitch－II器件的脈寬，即這一組輸出電壓為PWM穩(wěn)壓，由并聯(lián)可編程穩(wěn)壓器TL431和光電耦合器PC及分壓電阻R7、R8完成取樣反饋工作。之所以選擇這一繞組進行脈寬控制，是因為它的輸出電壓低電流大，更能體現(xiàn)出開關(guān)電源的優(yōu)越性。為了實現(xiàn)對光耦的隔離供電，變壓器單設(shè)了一個輔助繞組N2。±12V/0.5A繞組N4及N5采用集成三端穩(wěn)壓器LM7812和LM7912進行線性穩(wěn)壓，因輸出電流不大，功耗較低，散熱問題容易解決。次級中還有一個1.25V～30V/1.5A的可調(diào)繞組N6，采用了可調(diào)三端穩(wěn)壓器LM317進行線性穩(wěn)壓和調(diào)壓，為了克服線性穩(wěn)壓在低壓輸出時，功耗大和效率低的缺點，此繞組設(shè)置了高、低兩個抽頭，抽頭的變換由繼電器自動切換，切換電壓設(shè)在15V，由TL431取樣。當要求輸出電壓低于15V時，TL431的參考輸入端的電壓低于2.5V，TL431截止，繼電器K不吸合，低壓繞組被接通。反之，當要求輸出電壓高于15V時，TL431的參考輸入端的電壓高于2.5V，TL431導(dǎo)通，繼電器吸合，高壓繞組被接通。電壓表PV指示輸出電壓的數(shù)值。