一種基于TOP227Y的脈沖開關(guān)電源設(shè)計(jì)

4.1 TOP227Y工作原理

TOP227Y開關(guān)工作原理框圖見圖4所示，主要包括10個(gè)部分：控制電壓源；帶隙基準(zhǔn)電壓源；振蕩器；并聯(lián)調(diào)整器／誤差放大器；脈寬調(diào)制器；門驅(qū)動(dòng)級(jí)和輸出級(jí)；過(guò)電流保護(hù)電路；過(guò)熱保護(hù)及上電復(fù)位電路；關(guān)斷／自動(dòng)重啟動(dòng)電路；高壓電源源。圖4中Zc為控制端的動(dòng)態(tài)阻抗，RFB是誤差電壓檢測(cè)電阻。RA與CA構(gòu)成截止頻率為7 kHz的低通濾波器。TOP227Y的基本工作原理是利用反饋電流Ic來(lái)調(diào)節(jié)占空比D。

4.1.1 控制電壓源

控制電壓源Uc能向并聯(lián)調(diào)整器和門驅(qū)動(dòng)級(jí)提供偏置電壓，而控制端電流Ic則能調(diào)節(jié)占空比。Uc有2種工作模式：一種是滯后調(diào)節(jié)，用于啟動(dòng)和過(guò)載兩種情況，具有延遲控制作用；另一種是并聯(lián)調(diào)節(jié)，用于分離誤差信號(hào)與控制電路的高壓電流源。剛啟動(dòng)電路時(shí)由D-C極之間的高壓電流源提供控制端電流Ic。

4.1.2 帶隙基準(zhǔn)電壓源

帶隙基準(zhǔn)電壓源除向內(nèi)部提供各種基準(zhǔn)電壓之外，還產(chǎn)生一個(gè)具有溫度補(bǔ)償并可調(diào)整的電流源，以保證精確設(shè)定振蕩器頻率和門極驅(qū)動(dòng)電流。

4.1.3 振蕩器

內(nèi)部振蕩電容是在設(shè)定的上、下閾值UH，UL間周期性線性充放電，以產(chǎn)生脈寬調(diào)制器所需要的鋸齒波(SAW)，與此同時(shí)還產(chǎn)生最大占空比信號(hào)(Dmax)和時(shí)鐘信號(hào)(CLOCK)。為減小電磁干擾，提高電源效率，振蕩頻率(即開關(guān)頻率)設(shè)計(jì)為100 kHz，脈沖波形的占空比設(shè)定為P。

4.1.4 放大器

誤差放大器的增益由控制端的動(dòng)態(tài)阻抗Zc來(lái)設(shè)定。Zc的變化范圍是10～20 Ω，典型值為15 Ω。誤差放大器將反饋電壓UFB與5.7 V基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較后，輸出誤差電流Ir，在RFB上形成誤差電壓Ur。

4.1.5 脈寬調(diào)制器(PWM)

脈寬調(diào)制器是一個(gè)電壓反饋式控制電路，它具有2層含義：改變控制端電流Ic大小，即可調(diào)節(jié)占空比P實(shí)現(xiàn)脈寬調(diào)制；誤差電壓Ur經(jīng)由RA，CA組成截止頻率為7 kHz的低通濾波器，濾掉開關(guān)噪聲電壓之后加至PWM比較器的同相輸入端，再與鋸齒波電壓UJ進(jìn)行比較，產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號(hào)UPWM。UPWM通過(guò)與門DA1、或門DO之后，可將觸發(fā)器I置零，使Q=0，把功率MOSFET關(guān)斷；而時(shí)鐘信號(hào)再把觸發(fā)器置位，使Q=1，又使功率MOSFET導(dǎo)通，從而實(shí)現(xiàn)了脈寬調(diào)制信號(hào)的功率輸出。