例基于TOPY的单片开关电源设计分解PPT教案学习.pptx

会计学
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例基于TOPY的单片开关电源设计分解
第四讲:开关电源设计举例
一、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
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一、一种基于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。
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一、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
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：
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一、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
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）采用漏极开路输出，并利用控制极反馈电流IC来线性调节占空比实现AC/DC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POM值要比前者降低40%。
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一、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
性能特点
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~110kHz，%~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%。
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一、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
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UC向并联调整器和门极驱动提供偏压，而控制端电流IC则能调节占空比）；
② 带隙基准电压源（内部提供各种基准电压）；
③ 振荡器（产生锯齿波SAW、最大占空比信号Dmax和时钟信号CLOCK）；
④并联调整器/误差放大器；
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一、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
工作原理
⑤ 脉宽调制器（通过改变控制端电流 的大小，连续调节脉冲占空比，实现脉宽调制并能滤掉开关噪声电压）；
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MOSFET。的漏—源通态电阻RDS(ON) 来检测过电流，当漏极电流 过大时令MOSFET关断，起到过流保护作用）；
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一、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
工作原理
⑧ 过热保护及上电复位电路（当芯片结温＞135℃时关断输出级）；
⑨ 关断/自动重启动电路（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，就自动重新启动电源恢复工作）；
⑩ 高压电流源（提供偏流用）。
TOP224Y的基本工作原理是利用反馈电流　来调节占空比Ｄ，达到稳压目的。如当输出电压VO减小时，经过光耦反馈电路使得　降低，Ｄ增大， VO升高，最终使保持不变。
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一、一种基于TOP224Y的单片开关电源设计
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220V AC（±15%），输出为+15V DC，功率为20W。
由于TOPSwitch芯片集成度高，设计工作主要是外围电路的设计。外围电