基于TOPSwitchGX的小功率多路輸出開關(guān)電源設(shè)計(jì)

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1、基于TOPSwitch—GX的小功率多路輸出開關(guān)電源設(shè)計(jì)楊捷姚曉東樊凌濤（華東理工大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，上海200237）摘要：介紹了PT公司的TOPSwitch-GX系列開關(guān)電源的性能特點(diǎn)，詳細(xì)論述了利用該系列芯片設(shè)計(jì)了一種小功率多路輸出的單端反激式開關(guān)屯源的步驟。試驗(yàn)結(jié)果表明，該電源電路結(jié)構(gòu)簡單，并且運(yùn)行可靠，電源輸出質(zhì)量高。關(guān)鍵詞:開關(guān)電源;TOPSwitch—GX：TOP245Y；多路輸出0引言電源是各種電子設(shè)備必不可少的重要組成部分，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的安全性與可靠性指標(biāo)。開關(guān)電源以其低工耗、高效率等顯著優(yōu)點(diǎn)而受人們的青睞，隨著單片開關(guān)電源集成電路的應(yīng)用，開

2、關(guān)電源正朝著短、小、輕、薄的方向發(fā)展。單片開關(guān)電源具有高集成度、高性價比、最簡外圍電路、最佳性能指標(biāo)等特點(diǎn)，現(xiàn)已成為開發(fā)中、小功率開關(guān)電源、精密開關(guān)電源及開關(guān)電源模塊的優(yōu)選集成電路。⑴TOPSwitch—GX系列單片開關(guān)電源是PI公司繼TOPSwitch—FXZ后新推出的笫四代單片開關(guān)電源集成電路。由于將高壓功率MOSFET.PWM控制、故障保護(hù)及其他控制電路，高性價比地集成在單片CMOS芯片，再加上其用于在啟動時消除過沖和降低元件應(yīng)力的軟啟動、減小EMI的頻率抖動、欠壓保護(hù)和過壓關(guān)斷、可編程限流和獨(dú)有的EcoSmart節(jié)能技術(shù)，大大簡化了電路的設(shè)計(jì)，縮短了設(shè)計(jì)周期。1TOPSwi

3、tch—GX系列開關(guān)電源的性能特點(diǎn)TOPSwitch—GX系列包括T0P242P~T0P244P、T0P242G~T0P244G、T0P242R~T0P250R、TOPT242Y~TOP250Y和T0P242F~T0P250F,共33種型號。它們的主要特點(diǎn)如F[2]：1）該系列產(chǎn)品具有TOPSwitch—FX系列的全部優(yōu)點(diǎn)，其述將最大輸岀功率從75W擴(kuò)展到290W,適合構(gòu)成人、中功率的高效率、隔離式開關(guān)電源。2）新增加了線路檢測端（L）和從外部設(shè)定極限電流端（X）這兩個引腳，用來代替TOPSwitch—FX的多功能端M的全部控制功能,使用更加靈活、方便。3）開關(guān)頻率提高到132KH

4、z，減小高頻變壓器及整個開關(guān)電源的體積。4）當(dāng)開關(guān)電源的負(fù)載很輕時,能自動將開關(guān)頻率從132KHz降低到30KHz（半頻模式下則由66KHz降到15KHz）,降低功耗進(jìn)一步提高電源效率。5）釆用EcoSmart節(jié)能技術(shù),顯著降低了功耗,在輸入HOVAc時功耗為80mW,230VAc時為160mWo2TOPSwitch-GX芯片構(gòu)成的44W多路開關(guān)電源模塊設(shè)計(jì)實(shí)例2.1設(shè)計(jì)要求輸入電壓DC250V~350V,輸!11為6路：3路（獨(dú)立），DC+15V±7%,0.5A；1路，DC+15V±7%,0.5A；1路,DC+5V±7%,1.6A；1路,DC+12V±10%,0.5A,電源效率7

5、5%以上。2.2芯片的選擇模塊的總輸出功率為44W,根據(jù)所需功率容量，并考慮到其用于汽車環(huán)境，由于空I'可限制、散熱方式限制，以及其它發(fā)熱源影響、要求口身產(chǎn)生的熱量要小、散熱途徑要快捷，不能存在熱積累，選擇芯片T0P245Y3-,該芯片的最人輸出功率為60W,Y封裝有助于散熱，便于安裝。2.3電路設(shè)計(jì)由于T0P245Y的高度集成性，設(shè)計(jì)工作主要圍繞其外部電路進(jìn)行，根據(jù)其工作原理外圍電路町分為漏極保持電路、變壓器、輸出整流濾波電路及反饋電路四部分，下面対其功能及原理進(jìn)行簡要分析。圖1TOPSwitch—GX245Y芯片構(gòu)成的44W多路開關(guān)電源模塊2.3.1漏極保護(hù)電路當(dāng)主功率MOSF

6、ET管由導(dǎo)通變成截止時，在高頻變壓器的初級上會產(chǎn)牛尖峰電壓和感應(yīng)電壓，其中尖峰電壓是山于高頻變壓器存在漏感而形成，它與冑流電壓和感應(yīng)電壓疊加后很容易損壞主功率管。因此，必須設(shè)計(jì)漏級保護(hù)電路，對尖峰電壓進(jìn)行鉗位或吸收。⑷⑸由D1和D2構(gòu)成的漏極保護(hù)電路，能吸收在MOSFET關(guān)斷時由變壓器一次繞組漏感產(chǎn)生的尖峰電壓，保護(hù)MOSFET不受損壞。D1采用鉗位電壓為200V的P6KE170型瞬態(tài)電壓抑制器，D2采用UF4005超快恢復(fù)二極管，其反向耐壓為800VoL端接入一2M電阻可以進(jìn)行輸入電壓檢測。2.3.2變壓器設(shè)計(jì)高頻變壓器是開關(guān)電源中進(jìn)行能量存儲與傳輸?shù)闹匾考?，單片開關(guān)電源小高頻

7、變壓器性能的優(yōu)劣，不僅對電源效率影響較大，而口還直接關(guān)系到電源的其他技術(shù)指標(biāo)及電磁兼容性。因此,一個話效的鬲頻變壓器應(yīng)具備直流損耗和交流損耗低、漏感小、繞組的分布電容和各繞組間的耦合電容小等特點(diǎn)。關(guān)于有關(guān)參數(shù)的計(jì)算及繞制方法，相關(guān)資料很多介紹也很詳細(xì)，這里就不作為重點(diǎn)介紹,只給出與實(shí)際繞制有關(guān)的參數(shù)。鐵芯的選擇:鐵芯材料的選擇直接影響到開關(guān)電源的總體性能。輕載時工作頻率為30KHz,重載是頻率為132KHz,變壓器選用鎰鋅鐵氧體為材料，根據(jù)變壓器輸出功率等級可選WET