例(1)基于TOP224Y的单片开关电源设计.ppt

现代电源变换技术
主讲人:
马瑞卿

第四讲:开关电源设计举例
、一种基于TOP224Y的单片开关电源设计
二、PWM型半桥式开关电源的设计
种基于TOP224Y的单片开关电源设计
上世纪90年代美国PI( Power Integration Inc.)
公司推出的 TOPSwitch系列开关电源集成芯
片解决了这些问题。该系列芯片将自启动电
路、功率 MOSFET、控制电路以及保护电路
集成在一起,极大地简化了外围电路的设计,
降低了成本,增强了系统的可靠性,缩短了
研发周期;同时提高了电源的效率,并使电
源的体积和重量大为减小。所以,该系列芯
片一经推出便得到广泛的应用,展示了其良
好的应用前景。
种基于TOP224Y的单片开关电源设计
l、TOP224Y的主要性能特点和工作原理
11性能特点
TOP224Y是 TOPSwitch-Ⅱ系列中一款最常
用的芯片,其封装形式是TO-220,自带小散
热片,是典型的三端集成器件,三个管脚分
别为控制端C、源极S、漏极D,其内部功率
MOSFET器件的耐压值高达700V,可设计成
40W以上仪器仪表的多路隔离式内置控制电源,
TOPSwitch-Ⅱ系列产品具有以下显著特点
种基于TOP224Y的单片开关电源设计
1、TOP224Y的主要性能特点和工作原理
11性能特点
1)将脉宽调制(PwM)控制系统的全部功能集成到三端芯片中
内含脉宽调制器、功率开关场效应管( MOSFET)、自动偏置
电路、保护电路、高压启动电路和环路补偿电路,通过高频变
压器使输出端与电网完全隔离,真正实现了无工频变压器、隔
离式开关电源的单片集成化,使用安全可靠。
2)釆用漏极开路输出,并利用控制极反馈电流L来线性调节占空比
实现ACDC变换的,即属于电流控制型单片开关电源
3)输入交流电压和频率的范围极宽。作固定电压输入时,可选
110V/115V/230V交流电,允许变化±15%。在宽电压范围输入
时,适配85V-265V交流电,但输出功率峰值Po值要比前者降
低40%
种基于TOP224Y的单片开关电源设计
1、TOP224Y的主要性能特点和工作原理

4)它只有三个引出端,能以最简方式构成无工频
变压器的单端反激式开关电源。开关频率的典型值
为100kHz,允许范围是90k~10kHz,占空比调节范
%~67%。
5)外围电路简单,电磁干扰小,成本低廉。由于
芯片本身功耗很低,电源效率可达80%左右,最高
可达90%。
种基于TOP22Y的单片开关电源设计
1、TOP224Y的主要性能特点和工作原理

TOP224Y的内部框图如下图所示,主要包括10个部分
①控制电压源(由控制电
压U向并联调整器和门极驱
高压电流源
动提供偏压,而控制端电流
I则能调节占空比);
②带隙基准电压源(内部結
提供各种基准电压)
系花出
③振荡器(产生锯齿波
SAW、最大占空比信号Dn、量
和时钟信号 CLOCK)
娘入级
图
④并联调整器/误差放大器
、一种基于TOP224Y的单片开关电源设计
1、TOP224Y的主要性能特点和工作原理

⑤脉宽调制器(通过改变
控制端电流L的大小,连续调
压屯想
节脉冲占空比,实现脉宽调制
并能滤掉开关噪声电压)
八分
⑥门驱动级和输出级(内
含耐压为700V的功率开管
MOSFET)
⑦过流保护电路(利用
比软器
MOSFET。的漏—源通态电阻
四1T22肉部抽构枢四
Rpso来检测过电流,当漏极
电流l过大时令 MOSFET关断
,起到过流保护作用)
种基于TOP24Y的单片开关电源设计
I、TOP224Y的主要性能特点和工作原理
2工作原理
⑧过热保护及上电复位
内部电混
电路(当芯片结温>135℃
过电流
时关断输出级
⑨关断/自动重启动电路
上电
撼荡器
(当调节失控时,立即使芯
片在低占空比下工作。当故
障已排除,就自动重新启动妥
电源恢复工作
⑩高压电流源(提供偏流
图】TPM内部丝构堆图
用)
TOP224Y的基本工作原理是利用反馈电流咪调节占空比D
达到稳压目的。如当输出电压V减小时,经过光耦反馈电路使得
降低!cD增大,V升高,最终使保持不变。
种基于TOP224Y的单片开关电源设计
2设计实例
图2是用TOP224Y芯片设计的单端反激式开关电源的原理图
输入为220VAC(士15%),输出为+15VDC