TO在众多的PI产品中,我最喜欢的是TOP Switch224设计的一款恒流恒压充电器设计,
PSwitch-II系列的特点:
它是一种三端器件,利用CMOS技术将脉宽调制的所有功能集中到三端芯片中去。它的内部设有脉宽调制器、自动偏置电路场效应管、保护电路以及启动电路和环路补偿电路。这样大大增加的系统设计的安全性、可靠性。而且电路损失的功率也会明显下降,其外部电路简单明了,没有太过复杂。 它是电流控制型开关电源,因为芯片的引脚为漏极开路输出进而通过电流来调节AC/DC的占空比。 在输入交流电压的时候可以有较宽的尺度。像是110/115/230V的固定交流电压和85~265V的交流电压都可以。因为在85~265V的电压下工作的时候的工作条件相对于在固定的电压110/115/230V下工作的时候的工作条件更加的严格和严谨,所以对在85~265V的电压下工作的输出时的功率要限制在一定的范围内。 在输入频率的时候,其输入的范围相对较为宽松,基本上是在47~440Hz的范围内。 TOPSwitch-II系列是典型的三端器件,而且它有且只有3个输出端,但是它的每一个输出端都是具有很多功能的输出端,用起来方便,且成本低,体积小,具有4种反馈基本电路。它的工作模式可以分为两种,一种是连续的工作模式,另一种是不连续的工作模式。用它可以做成各种各样的开关电源,并且它的电源效率很高,一般可以达到百分之八十甚至最高可达到百分之九十。
简单叙述由TOP224P设计的12V、20W的开关电源。 (1)采用一片TOP224P型三端单片开关电源,配PC817A型光耦合器,构成带稳压管的光耦反馈电路,能将85V~265V交流输入电源Ui变换成12V、1.67A的直流稳压输出。 (2)电路原理图的设计
top224芯片外接电路图
电路中使用两片集成电路:三端单片开关电源TOP224P(IC1)、线性光耦合器PC817A(IC2)。交流电源经过UR和C2整流滤波后产生直流高压UI,给高频变压器的一次绕组供电。VS1和VD1能将漏感产生的尖峰电压钳位到安全值,并能衰减振铃电压。VS1采用反向击穿电压为200V的瞬态电压抑制器P6KE200,VD1选用1A/600V的超快恢复二极管UF4005。二次绕组电压通过VD2、C4、L2、和C6整流滤波,获得12V输出电压UO。光耦中发光二极管的正向压降UF、R1上的压降这三者这和来设定的。改变高频变压器的匝数比和VS2的稳压值。R2和VS2还为12V输出提供一个假负载,用以提高轻载时的负载调整率。反馈绕组电压经VD3和C5整流滤波后,供给TOP224P所需偏压。由R2和VS2来调节控制端电流,通过改变输出占空比达到稳压目的。共模扼流圈L1能减小由一次绕组接D端的高压开关波形所产生的共模泄漏电流。C3为保护电容,用于滤掉由一次、二次绕组耦合电容引起的干扰。C1可减小由一次绕组电流的基波与谐波所产生的差模漏电流。 该开关电源模块的SVUi、S1IO、ηUi的关系曲线如图2.8所示。图2.8(a)示出当IO=1.67A时,电压调整率SV与交流输入电压Ui的关系。图2.8(b)示出在Ui=230V时负载调整率SI与输出电流IO的关系。图2.8(c)示出当PO=20W时电源效率与交流输入电压Ui的关系曲线。在上电过程中,直流高压UI建立之后需经地160ms(典型值)的延迟时间,输出电压UO才达到12V的稳定值。UO与UI的时序波形如图2.9所示。延迟时间t1=(180-20)ms=160ms。图中假定u=212V,UI=√2u=300V。若需增加软启动功能以限制开启电源时的占空比,使UO平滑地升高,应在VS2的两端并联一只软启动电容C8。C8的容量范围是4.7~47uF。当C8=4.7uF、10uF、22 uF、47 uF时,所对应的软启动波形如图2.9所示。上述4种情况下,软启动时间依次为2.5ms、2.5ms、4ms、8ms。在软启动过程中UO是按照一定的斜率升高的,能对TOP224P起到保护作用。断电后C8可通过R2进行放电。