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基于TOPSwitch-FX系列30W/12V输出开关电源电路

由TOPSwitch-FX系列的TOP234Y构成30W/12V高效开关电源的电路如图1-7所示,在85~265V AC输入电压范围内,满载时电源效率可达80%。

TOPSwitch-FX系列器件尾缀P、G、Y分别表示DIP-8、SMD-8、TO-220-7B封装。其最大输出功率为75W。其中,TO-220-7B封装有5个引出端,它们分别是控制极C、多功能端M、源极S、开关频率选择端F、漏极D。DIP-8和SMD-8封装没有F端,等效于四端器件。

图中 30W/12V输出开关电源电路四TOP232~234另加了两个引脚。第一个是多功能(M)引脚,这个引脚可以利用一个电阻同时设置欠压、过压以及前馈保护功能。

当整流后的DC电压值超过了设置的过压阈值时,将强迫TOPSwitch-FX内的MOSFET关断,增加了对浪涌电压的防护能力。欠压检测可以防止关闭电源时出现瞬变的电压尖峰。执行电压前馈可以减少输出电压纹波。

这个引脚还可以允许用几种方式进行TOPSwitch-FX的远程ON/OFF控制。此外,这个引脚还可以用来在外部编程设置精确的电流限值。

它能执行可编程线性OV/UV关闭及利用线性电压提供线性反馈并减小Dmax,该脚还可以用来在外部设置限流值,在任何一种情况下都可以用做远程ON/OFF控制或使振荡器与外部较低频率的信号同步。

第二个是频率(F)引脚,它只出现在Y类封装中,频率引脚将开关频率选择端接源极时,开关频率f=130kHz;接控制端时,开关频率变成f/2=65kHz。若将M、F端均接S极,TOPSwitch-FX即工作在三端模式下,与TOPSwitch-Ⅱ相似。这对于噪声敏感的视频应用或高效率待机工作模式都是有利的。

将该脚接到源极(S)引脚时不发挥效能,这一特点可使系统工作于三端TOPSwitch态。TOPSwitch-FX同时具有多种优良性能:如软启动、周期跳跃、130kHz的转换频率、频率跳变、更宽的Dmax和滞后热关断等。另外,它与TOPSwitch-Ⅱ系列器件相比,所有的关键参数如频率、电流范围、PWM增益等都具有更好的温度性能及抗干扰能力,有更高的限流精度和更大的Dmax。

TOPSwitch-FX系列的输出功率与TOPSwitch-Ⅱ系列相比,在相同情况下可提高10%~15%。在图所示电路中,交流电压Vi依次经过电磁干扰(EMI)滤波器(C10,L1)、输入整流滤波器(BR,C1)获得直流高压Vd。Vd经过R1和R2分压后输入至M端,能使极限电流随Vd升高而降低。

R1可提供电压前馈信号,当Vi偏高时能自动降低最大占空比,以减小输出纹波。R2为电流极限设定电阻,所设定的Ilimit≈0.7Ilimit(max)=0.7×1.5A=1.05A,略高于低压输入时的峰值电流Ip值。这里系数取0.7是考虑到TOP234Y器件在宽范围输入时,最大连续输出功率Pom=45W,而实际输出功率Po=30W,即Po/Pom=30/45=0.67≈0.7。

采用这种设计方法允许高频变压器选用尺寸较小的磁芯,通过增加初级电感量Lp来降低TOP234Y器件的功耗,并防止出现磁饱和现象。此外,由于采用了降低Dmax的电压前馈技术,即使输入电压Vd和初级感应电压VOR较高,开关电源也能正常工作。它允许使用低成本的R、C、VD型漏极钳位电路(R3、C7、VD1),以替代成本高的TVS(瞬态电压抑制器)、VD型钳位电路,用于吸收在TOP234Y器件关断时由高频变压器漏感产生的尖峰电压,对漏极起到保护作用。

变压器次级电压经过VD2、C2、C3、L2和C4整流滤波后,获得+12V/2.5A的稳压输出。为减小整流管的损耗,VD2采用MBR1060型10A/60V肖特基二极管。C9和R7并联在VD2两端,能防止VD2在高频开关状态下产生自激振荡(振铃)。

当开关电源空载时,TOPSwitch-FX器件能采用跳过周期的方式进一步降低最大输出占空比,使得Dmax<1.5%,因此,在输出端无须接假负载,这样还可降低空载或待机状态下的功耗。该电源采用带稳压管的光电耦合器反馈电路,IC2为LTV817A型线性光电耦合器。

VDZ采用1N5240C型稳压管,其稳定电压VZ=10×(1±0.02)Vo,光电耦合器中LED的正向压降VF≈1V。输出电压由下式确定:Vo=VZ+VF+VR4

当由于某种原因致使Vo↑,Vo>VZ+VF+VR4时,所产生的误差电压Vr=Vo-(VZ+VF+VR4)就令LED的IF↑,经过光电耦合器后,接收管的IE↑,使得控制端电流IC↑,而占空比D↓,导致Vo↓,实现了稳压目的。反之,Vo↓→IF↓→IE↓→IC↓→D↑→Vo↑,同样起到稳压作用。

1N5240C的稳定电流典型值为20mA,取R4=150Ω时只能供给6.7mA的电流,进一步增加电阻值会受到LED工作电流IF(通常为3.5~7mA)的限制。为此,另由电阻R6提供13.3mA的工作电流,使VDZ的稳定电流IZ=6.7mA+13.3mA=20mA,其稳压特性也得到了改善。

反馈绕组电压经过VD3和C6整流滤波后,产生12V的反馈电压,经过IC2给TOP234Y器件的控制端提供偏压。C5是旁路电容,它还与R5构成控制环路的补偿电路。

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htwdb
LV.6
2
05-25 15:48

此典型电路趋势为经典电路,应应用效率很长高,而且故障率极低,目前TOP234Y已经停产。

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天晴朗
LV.6
3
05-25 16:05

这个方案采用带稳压管的光电耦合器反馈电路,有不用光耦的方案吗

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沈夜
LV.7
4
05-25 17:40

如何提高电路的效率和稳定性?

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千影
LV.5
5
05-25 17:54

电源效率提升,控制MOSFET特性改进。

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05-26 20:48

很经典的电路

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XHH9062
LV.9
7
05-26 22:10

芯片电路看起来简单明了

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only one
LV.6
8
05-26 23:51

由TOPSwitch-FX系列的TOP234Y构成30W/12V高效开关电源的电路如图1-7所示,在85~265V AC输入电压范围内,满载时电源效率可达80%,这么高那是可以的

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cwm4610
LV.5
9
06-25 08:27

高效开关电源电路中IC2的光耦开关起到什么样的作用??

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