【導讀】開關(guān)電源以其穩(wěn)壓、高效、體積小、重量輕的特點廣泛應用于通信領(lǐng)域、航空航天技術(shù)、以及家電中，取代線性穩(wěn)壓電源的勢頭高漲。電路的集成化是開關(guān)電源的關(guān)鍵因素。單片集成化的實現(xiàn)是中小功率開關(guān)電源的追求。電路保護、控制電路、功率開關(guān)管集成于一個芯片才能構(gòu)成開關(guān)集成穩(wěn)壓器，也稱單片開關(guān)電源。
高頻變壓器設計
對于單片開關(guān)電源來說，高頻變壓器采用開關(guān)電源計算機輔助設計軟件來設計。
圖1：用該軟件設計的變壓器的結(jié)構(gòu)
用TOPswitch—GX設計的250W開關(guān)電源
TOPSwitch—GX設計的250W開關(guān)電源電路如圖2所示。直流電壓經(jīng)變壓器的原邊加到TOPSwitch—GX的漏極D；頻率選擇端F和極限電流設定端X與源極S相連，則該兩端的功能都沒用，即不從外部設定極限電流，內(nèi)部自動設定自保護電流ILIMIT，開關(guān)工作頻率為132K；控制極和光耦LTV817相連，接受反饋信號以實現(xiàn)對內(nèi)部集成的高壓功率MOS管占空比的控制；線路檢測端L通過一2MΩ的電阻和直流高壓輸入的正端相連以實現(xiàn)過壓、欠壓線電壓前饋的線電壓檢測。
整個電路為單端反激式，TOPSwitch—GX為開關(guān)集成穩(wěn)壓器，反饋電路主要有光耦LTV817和與之串連的三個穩(wěn)壓二極管構(gòu)成。電容C1為高頻濾波電容；瞬態(tài)電壓抑制器P6KE200和超快恢復二極管BYV26C構(gòu)成鉗位電路，并在其中串入RC吸收電路(由R2，R3和C6組成)，這樣除了可以吸收部分漏感中的能量以外，還可將電壓鉗位在200V，可使開關(guān)電源在啟動或過載的情況下TOPSwitch—GX內(nèi)部集成MOS管的漏極電壓不超過700V；光耦LTV817和穩(wěn)壓二極管(VR2～VR4)構(gòu)成反饋電路，R6是光耦中LED的限流電阻，它還決定控制環(huán)路的增益，輸出電壓變化時則流過光耦中LED的電流相應變化，從而光送到芯片控制極C的電流也相應變化，芯片內(nèi)部據(jù)此產(chǎn)么的PWM信號占空比發(fā)生變化最終使輸出電壓穩(wěn)定；高頻變壓器T1的副邊輸出經(jīng)過MURl640CT整流和C9，C10和C11濾波，再經(jīng)過磁珠L1和C12濾掉開關(guān)噪聲后，得到輸出電壓;VD4和C14構(gòu)成軟啟動電路。
整個電路為單端反激式，TOPSwitch—GX為開關(guān)集成穩(wěn)壓器，反饋電路主要有光耦LTV817和與之串連的三個穩(wěn)壓二極管構(gòu)成。電容C1為高頻濾波電容；瞬態(tài)電壓抑制器P6KE200和超快恢復二極管BYV26C構(gòu)成鉗位電路，并在其中串入RC吸收電路(由R2，R3和C6組成)，這樣除了可以吸收部分漏感中的能量以外，還可將電壓鉗位在200V，可使開關(guān)電源在啟動或過載的情況下TOPSwitch—GX內(nèi)部集成MOS管的漏極電壓不超過700V；光耦LTV817和穩(wěn)壓二極管(VR2～VR4)構(gòu)成反饋電路，R6是光耦中LED的限流電阻，它還決定控制環(huán)路的增益，輸出電壓變化時則流過光耦中LED的電流相應變化，從而光送到芯片控制極C的電流也相應變化，芯片內(nèi)部據(jù)此產(chǎn)么的PWM信號占空比發(fā)生變化最終使輸出電壓穩(wěn)定；高頻變壓器T1的副邊輸出經(jīng)過MURl640CT整流和C9，C10和C11濾波，再經(jīng)過磁珠L1和C12濾掉開關(guān)噪聲后，得到輸出電壓;VD4和C14構(gòu)成軟啟動電路。
圖2：TOPSwitch—GX設計的250W開關(guān)電源電路
測試結(jié)果
該電源輸出功率為250W，效率至少為85%，負載調(diào)整率為±5%，紋波電壓峰一峰值小于100mV，空載功耗不大于1.4W。
本方案選用TOP249Y設計，輸出功率250W時工作于其上限功率，故要保持良好的散熱條件(芯片溫度要保持在110℃以下)，也可用TOP250Y替換該元件。
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