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【科技成果】TOP227Y與整流二極管MUR620CT組成的超高性價比反激式開關電源電路設計
文:互聯網 來源:互聯網 時間:2019-12-09 點擊:606

如圖是用TOP227Y芯片設計的單端反激式開關電源的原理圖。輸入為220V AC(±15%),輸出為+12VDC 。
由于TOPSwitch芯片集成度高,設計工作主要是外圍電路的設計。外圍電路基本分為輸入整流濾波電路、鉗位保護電路、高頻變壓器、輸出整流濾波電路及反饋電路5部分。

  電路中交流濾波線圈為10~33mH,采取雙線并繞。整流電路選擇整流橋,交流電源經過BR1和C2整流濾波后產生直流高壓,給高頻變壓器的初級繞組供電。高頻變壓器初級繞組NP的極性與次級繞組NS、反饋繞組NF的極性相反。在TOPSwitch導通時,次級整流管VD4截止,此時電能以磁能量形式存儲在初級繞組中;當TOPSwitch截止時,VD4導通,能量傳輸給次級。高頻變壓器在電路中兼有能量存儲、隔離輸出和電壓變換這三大功能。
       直流高壓 經初級繞組加至TOPSwitch的漏極上。在功率MOSFET關斷瞬間,高頻變壓器漏感會產生尖峰電壓,另外在初級繞組上還會產生感應電壓(即反向電動勢),兩者疊加至內部功率開關管MOSFET的漏極上,因此必須在漏極增加鉗位保護電路。鉗位電路由瞬態電壓抑制器或穩壓管VR2和超快恢復二極管VD1組成。VR2和VD1能將漏感產生的尖峰電壓箝位到安全值。VR2采用反向擊穿電壓為200V的瞬態電壓抑制器P6KE200A,VD1選用1A/600V的超快恢復二極管BYv26C。當MOSFET導通時,變壓器的初級極性上端為正,下端為負,從而導致VD4截止,因而鉗位電路不起作用。在MOSFET截止瞬間,初級極性則變為上負下正,此時尖峰電壓就被VR2吸收掉。
      次級繞組電壓通過VD4、C9、C10、L2和C12、 C14整流濾波,獲得12V輸出電壓Vo。輸出整流濾波電路由整流二極管和濾波電容、濾波電感構成。輸出整流二極管的開關損耗占系統損耗的1/6多,是影響開關電源效率的主要因素,它包括正向導通損耗和反向恢復損耗。由于肖特基二極管反向恢復時間短,在降低反向恢復損耗以及消除輸出電壓中的紋波方面有明顯的性能優勢,所以選用肖特基二極管MUR620CT作為整流二極管。
       對輸出濾波電容,ESR(等效串聯阻抗)和紋波電流是它的兩個重要參數。當電容兩端電壓小于35V時,ESR只與電容的體積有關, 可以考慮使用高頻低阻電容。由于手里沒有這樣的電容,我采用兩個電解電容并聯降低內阻的辦法。
     輸出濾波電感采用的是一個舊的拆機電感,測量大約有10uH。它的作用主動抑制開關噪聲的產生。為減少共模干擾,在輸出的地與高壓側的地之間接共模抑制電容,如圖中的C11 。
   反饋繞組電壓經過VD2、C7整流濾波后獲得反饋電壓,經光耦合器中的光敏三極管給TOPSwitch的控制端提供偏壓 。輸出電壓Vo通過電阻R13、R15分壓,與TL431中的2.5V基準電壓進行比較后輸出誤差電壓,然后通過光耦去改變控制端電流。TOPSwitch的占空比D與Ic(控制電流)成反比。反饋電路是通過調節TOPSwitch的占空比實現穩壓的。

 
 
 
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