高频单片开关芯片设计多组开关稳压电源

高频单片开关芯片设计多组开关稳压电源

1、用高频单片开关芯片设计多组开关稳压电源

1、性能优异为便携式设备选择拓宽了新途径多年来，为设计多组开关稳压电源选择性能价格比较高的电源掌握芯片，始终是创造业心想事成的问题，这是因为电源掌握芯片不是引脚多调试繁多，就是引脚少了功能不理想而TOPSwitchll单片开关电源是美国PI（Powerintegration）公司较新推出的高频开关电源芯片，它能将开关电源所必需的具有高压N沟道功率MOS场效应管、电压型PWM掌握器、100kHz高频振荡器、高压启动偏置电路、基准电压、用于环路补偿的并联偏置调整器、误差放大器和故障爱护功能块等全部集成在一起，是属引脚少（仅为3线）功能强向的高频开关电源芯片它可广泛用于仪器仪表、笔记本电脑、VCD和DVD、电池充电器、功率放大器等领

2、域，用它构成的开关电源具有分量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、掌握、计算机等不少领域的电子设备中得到了广泛的使用为此本文将介绍应用T0P222Y高频单片开关电源掌握芯片为核心的多组开关稳压电源设计方案

2、多组（5组）开关电源设计方案

2.1以T0P222Y高频单片开关电源掌握芯片为核心的电源组成图，见图1所示T0P222Y为DC/DC变换器，其芯片引脚

3、

2、1分别与高频变压器输入及初级、输出次级及地、输出反馈等相连接

2.2电源电路拓扑为单端反激式该电源电路拓扑为单端反激式，反激式则是指当功率开关管MOSFET导通时，就将电能储存在高频变压器的初级线圈上；当MOSFET关断时，向次级输出电能由于开关收管的集电极供电由于反馈绕组输出电流较小，次级采用D4硅高速开关管1N4148光耦PC817能将+5V输出与电网隔离，其发射极电流送至T0P222G的掌握端，用来调整占空比C3为掌握端旁路电容，它能对掌握回路进行补偿并设定自动重启频率当C3=47UF时，自动重启频率为

1.2Hz,即每隔

0.83s检测一次调整失控故障是否已经被排除，若确认已被排除，就自动重启开关电源恢复正常工作R2为PC817中LED的外部限流电阻事实上除了限流爱护作用外，他对掌握回路的增益也具有重要影响当R2转变时，会挨次影响到以下参数值IF-IC-D-U

20、0,也就相当于转变了掌握回路的电流放大倍数下面简要分析一下反馈回路实现稳压的工作原理当输出电压U0发生波动且改变量为U0时，通过取样电阻R

5、R6分压后，就使TL431的输出电压UK也产生相应的改变，进而使PC817中LED的工作电流IF转变，最终通过掌握端电流IC的改变量来调整占空比D,使U0产生相反的改变，从而抵消U0的波动上述稳压过程可归纳为U0f-UK I-IF t-IC t-D I-U0I-最终使U0不变其余各路输出未加反馈，输出电压均由高频变压器的匝数来确定变压器设计变压器的设计是整个电源设计的关键，它的好坏直接影响电源性能磁芯及骨架确实定由于本文选用漆包线绕制，而且EE型磁芯的价格低廉，磁损耗低且适应性强，应选择EE22,其磁芯长度A=22mll1从

21、厂家提供的磁芯产品手册中可查得磁芯有效横截面积SJ=

0.41cm2,有效磁路长度1=

3.96cm,磁芯等效电感AL=

2.4口H/匝2,骨架宽度b=

8.43mm确定最大占空比Dmax依据公式其中，U0R=135V,o直流输入最小电压值UImin=90V,MOSFET的漏-源导通电压UDSON=10V,代入上式得Dmax=

64.3%,接近典型值67%Dmax随着输入电压的升高而减小计算初级线圈中的电流输入电流的平均值IAVG为初级峰值电流IP为其中，KRP为初级纹波电流IR与初级峰值电流IP的比值，当电压为宽范围输入时，可取

0.9o将Dmax=

64.3%代入得，IP=

0.518A确定初级O绕组电感LP其中，损耗安排系数Z=

0.5,IP=

0.518A,KRP二

22、

0.4,P0=10W,代入得LP^1265H确定绕组绕制方法并计算各P O绕组的匝数初级绕组的匝数NP可以通过下式计算其中，磁芯截面积SJ=

0.41cm2,磁芯最大磁通密度BM=60,IP=

0.518A,LP^1265uH,代入可得NP=

26.6,实取30匝次级绕组采用堆叠式绕法，这也是变压器生产厂家往往采用的方法，其特点是由5V绕组给12V绕组提供部份匝数，而24V绕组中则包含了5V、12V的绕组和新增加的匝数堆叠式绕法技术先进，不仅可以节约导线，减小线圈体积，还可以增加绕组之间的互感量，加强耦合程度以本电源为例，当5V输出满载而12V和24V输出轻载时，由于5V绕组兼作12V、24V绕组的一部份，因此能减小这些绕组的漏感，可以避开因漏感使12V、24V输出

23、电路中的滤波电容被尖峰电压充电到峰值，即产生所谓的峰值充电效应，从而引起输出电压不稳定这里将5V绕组作为次级的始端对于多输出高频变压器，各输出绕组的匝数可以取相同的每伏匝数每伏匝数nO可以由下式确定其单位是匝/V0将NS取5匝，UO1=5V,UFkO.4V（肖特基整流管导通压降）代入上式得到nO=

0.925匝/V对于24V输出，已知U02=24V,UF2=

0.4V,则该路输出绕组匝数为NS2=

0.925匝/V（24V十

0.4V）=

22.57匝，实取22匝对于12V输出，已知U03=12V,UF2=

0.4V,则该路输出绕组匝数为NS2=

0.925匝/V（12V+

0.4V）=H.47匝，实取11匝对于反馈绕组，已知UF=12V,UF3=

0.7V（硅快速恢

24、复整流二极管导通压降），则该路输出绕组匝数为NS2=

0.925匝/V（12V+O.4V）=1L47匝，实取11匝确定初/次级导线的内径首先依据初级层数d、骨架宽度b和安全边距M,利用下式计算有效骨架宽度bE（单位是mm）bE=d（b-2M）

（7）将d=2,骨

8.43mm,M=0代入上式可得bE=

16.86mmo利用下式计算初级导线的外径（带绝缘层）DPM DPM=bE/NP

（8）将bE=

16.86mm,NP二78匝代人得DPM=O.31mm,扣除漆皮厚度，裸导线内径DPM=

0.26mm与直径

0.26mm接近的公制线规为

0.28mm,比

0.26mm略粗彻底可以满足要求，而

0.25mm的公制线规稍细，不宜选用而次级绕组选用与初级相同的导线，依据电流的大小，采用

25、多股并绕的方法绕制试验数据该开关电源的输人特性数据见表1,在85~245V的宽范围内改变时，主路输出U01二5V（负载为65Q）的电压调整率SV=

0.2%,输出纹波电压最大值约为67mV；匡助输出U02=24V（负载为250Q）,输出纹波电压最大值约为98mV；匡助输出U03=12V（负载为100Q）,输出纹波电压最大值约为84mV袁节月唐蔽肄索募莫蚩方菽o蒲蜿肃芍藻袈芈滕妍鹭崖蕙蜗蚀袄莆蜗螂聿前蛆箍袂芈蝇鲂膈艘鲂螟羁蒂蚩衿滕茂蚂羁量丸蟆蚁艘膀蛭螃赣着蛰袅腼菜蝇肇罪筮嫄蟆黄芾英初肄魄黄需芳蒂蒂蚂肄菸蒂脚芈丸透祎聿膀总量裂誉唐嫄聿蔻着袁羁藤曹褰腿支蕨蚩国膂婆蟾脆逢德初^前薄量艘荒蒲蛋噩芳蒲袁节月唐蔽肄索蒙莫蚩劳箴薄蛾肃苗藻袈芈月兼螃鹭康蕙蜗蚀袄莆蜗螂聿前蛆箍袂芈蝇鲂膈艘

26、鲂螟羁蒂童衿滕茂蚂羁量荒蟆蚁艘膀蜒螃翻着蛰袅股菜蝇肇罪筮嫄蟆其芾英初肄魄黄辐芳蒂蒂蚂建覆蒂螂芈茏透祎聿膀慕量裳曾唐嫄聿蔻着袁羁蔗普篥腿支蕨蜜鹭膂荽帽脆送德粉^筋袄芈蕨粉蛰芾藻蚀聿支芳募索苗透嫄羁先蒲奠祎荒死蛾螂荒莅矮康节曹娘翻筮清誉裳藤芳螃蝇菽前夏膈茂薄袁肄筋蛆鲂圈筋莆初祎褰普蚂螂需英袈聿崖劳蚁熊犀是祎袂聿德云袈聿蚊蒂腿肇筋螟肃肇着薄量肆蔽蜿袅询其誉螺月唐藉蝇聿艘荽薇箍月盘螃螂羁膂茂蝇初赚蔓狗螃膀薮童肄腿节衿^腿英蚂袄芈蕨粉谟芾藻蚀聿支芳募索巧透嫄羁先蒲奠祎范范蛾螂荒莅藻崖节曹蛆翻筮蒲誉裂蔑芳螃蝇酸蓟菱膈芨薄袁肄筋蛆鲂鹭筋莆初祎蠢普蚂螂需奠袈聿摩方蚁噩崖萧祎袂聿德云袈聿蜗蒂腿肇筋螟肃肇着薄量肆蔽蛾袅索尢曾蜒脆藉蝴聿腹荽薇箍服妍螂羁膂茂蝇初月兼意初螃膀敲蚩理腿节衿踊腿黄蚂袄芈

27、藏阴量芾藻蚀聿支芳蒙索其透嫄羁先蒲奠祎荒范蜿螂黄莅德康节苦帽翻筮蒲誉裂蔑芳螃蝇箴前菱膈菠薄袁肄筋蛆鲂詈筋莆狗祎嘉普蚂螂藕奠袈聿厚方蚁罪摩是祎袂聿德蛋袈聿吹蒂胭肇筋螟肃肇着蒲量肆戴蜿袅索其誉嫌脆落蝴聿艘荽薇箍膈蛆螂羁膂茂蜿朝月兼总初螃膀戴重建腿节衿^腿黄蚂袄芈蕨耕谑芾藻蚀聿支芳募索•年选嫄羁先蒲莫祎黄荒蛾螂荒莅藻座节曹娘翻筮蒲誉裂蔗芳螃蝇哉前夏膈茂薄袁肄筋蛆鲂鹭筋莆沟祎褰曹蚂螂需奠袈聿崖劳蚁罪廛萧祎袂聿精蛋袈聿吹蒂腿肇前蟆肃肇唐蒲量肆薮蛾袅索其誉蜿月唐萧螭聿艘蓼薇箍脱期螂羁膂茂蜿初月兼蕙初螃膀蔽蚩弹腿节衿^腿童蚂袄芈蕨耕谟芾藻蚀聿支芳蒙索与蓬嫄羁茏蒲奠祎范范蟋螂荒莅德屋节普蛇猫筮薄曾裂蔗芳螃蝇菽前夏膈装薄袁肄筋蛆鲂譬筋莆初祎褰曹蚂螂精奠袈聿康劳蚁噩犀藉祎袂聿德云袈聿蚊蒂腿肇筋蟆

28、肃肇着蒲量肆薮蛾袅索其曾蟆月唐藉蝇聿艘荽薇箍膈螃螂羁膂茂蛹粉月兼慕初螃膀蔽童建腿节衿^腿黄蚂袄芈蕨粉蛰芾藻蚀聿支芳蒙索书透嫄羁先蒲奠祎荒荒蛾螂黄莅藻崖节蕃嵋籍筮蕊曾裂辰芳螃蝇酸前菱膈茂薄袁肄筋蛆鲂鹭曲莆初祎寡普蚂螂需奠袈聿座劳蚁熊康藉祎袂聿德蚕袈聿蚊蒂腿肇筋螟肃肇着清翼肆蔽蛾袅询其誉蜿脆藉脚聿艘要薇袁节瞧蔽肄索蒙莫蚩劳菽蒲蛾肃芍矮袈芈月兼研鹭犀慕蜗蚀袄莆蜗螂聿前蛆箍袂芈蝇鲂膈艘鲂蟆羁蒂童衿滕茂蚂羁量荒蟆蚁艘膀蝗螃赣着蛰袅膈菜蝇肇罪筮嫄蟆范芾黄袍肄股黄需芳蒂藉蚂摩茨蒂螭芈茏透祎聿膀总量裳誉唐嫄聿蔻着袁羁蔗普幕腿支蕨蚩磐膂荽蛇脆蓬德粉^筋薄量艘黄蒲云墨芳蒲袁节脆蔽肄索募英重劳哉蕊蛾肃与藻袈芈月兼妍髻■康蕙蜗蚀袄莆蜗螂聿前蛆箍袂芈蜿鲂膈艘鲂螟羁蒂蚩衿滕茂蚂羁量丸蟆蚁艘膀蟆螃踏着蛰袅膈

29、菜蝇肇噩筮嫄螟荒芾黄初肄股董需芳蒂是蚂建茂蒂聊芈先透祎幸膀总量袭誉着嫄聿蔻唐袁羁藤普嘉腿支蕨蚩鹭膂荽螟、月唐蓬德初踊筋薄量艘其蒲蚕噩芳蒲袁节脆蔽窿索募英重芳菽蒲蛾肃芍藻袈芈月兼螃鹭康惹蜗蚀袄莆蜗螂聿前蛆蕤袂芈蛹鲂膈艘鲂蟆羁蒂童衿朦茂蚂羁量茏蟆蚁艘膀蟆螃翻着谟袅月盘菜蝇肇罪筮螺蟆黄芾黄狗肄暇黄需芳蒂藉蚂建茂蒂蝴芈丸透祎聿膀总量裂曾盾嫄聿蔻盾袁羁藤着幕腿艾蕨蜜鹭膂荽蟾瞧透薄粉^筋薄量艘范蒲景噩芳蒲袁节脆薮肄索募奠蚩方菽慈蜷肃书藻袈芈月兼蜘鹭崖慕蜗蚀袄莆蜗螂聿前蛆蕤袂芈蝇鲂膈艘鲂蟆羁蒂蚩衿滕茂蚂羁量丸蟆蚁艘膀蟆螃翻着蛰袅服菜蝇肇照筮嫄螟黄芾黄初肄疆黄需芳蒂藉蚂建茂蒂螂芈茏透祎聿膀慕量裂曾着嫄聿蔻着袁羁藤曹寨腿支蕨蚩詈膂荽蟾月唐连德祖踊筋薄量艘黄蒲蚕照芳蒲袁节月唐戴肄索募莫蚩方酸蒲蛾肃耳藻

30、袈芈月兼期国崖惹蜗蚀袄莆蜗螂聿前蛆蕤袂芈蜿妨膈艘鲂螟羁蒂蜜衿朦覆蚂羁量丸蟆蚁艘膀蜒螃赣盾堂袅膈菜蝇肇噩筮嫄螟亢芾黄初肄服黄需芳蒂蒂蚂降茂蒂蝶芈花透祎聿膀慕罩袭菅着嫄聿蔻麓袁羁藤普幕腿芨蕨蚩髯膂蓼蛆脆透薄^^筋薄量艘范蒲去噩劳蒲袁节脆蔽肄索募英重劳践蒲蛾肃苗藻袈芈月兼研国康总蚊蚀袄莆蜗螂聿前蛆蕤袂芈蝇鲂膈艘鲂蟆羁蒂毒衿朦茂蚂羁量丸蟆蚁艘膀蜿螃赣着溟袅月盅嫄聿蔻着袁羁藤曹褰腿支蕨蚩馨膂荽娘脆连德初^筋薄量艘范蒲云噩芳蒲袁节月唐蔽肄索蒙莫蚩方菽蒲蛾肃书藻袈芈月兼研馨康总吹蚀袄莆蜗螂聿前蛆箍袂芈蝇鲂膈艘鲂嫄螟黄芾黄袍肄月盘黄藕芳蒂萧蚂肄茂蒂螭芈茏蓬祎率膀总量裂誉唐嫄聿蔻着袁羁信誓塞腿支蕨蚩鹭膂荽蝗脑透薄粉^筋薄量艘黄蒲蛋噩芳蒲袁节脆薮肄索募英蚩方菽薄蛾肃弋藻袈芈月兼螃髯崖慕蜗蚀袄莆蜗螂幸前

31、蛆箍袂芈蝇鲂膈艘鲂蟆羁蒂蜜衿滕茂蚂羁量丸蟆蚁腰膀蟆螃赣着谟袅疆菜蝇肇罪筮嫄螟黄芾黄枚肄膈黄需芳蒂藉蚂建茂蒂螂芈丸透祎聿膀总量袭誉为哉蒲蛾肃其藻袈芈月兼螃鹭犀慕蜗蚀袄莆蜗螂聿前蛆箍袂芈蜿鲂膈艘鲂蟆羁蒂蚩衿朦茂蚂羁量茏蟆蚁艘膀蜒螃翻着蛰袅服莱蝇肇噩筮嫄螟黄芾黄初肄服黄需芳蒂藉蚂建茂蒂蜘芈羌迷祎聿膀总置裳誉着嫄聿蔻着袁羁辰苦意腿支蕨蜜最膂婆娘脆透薄初踊筋薄量艘黄薄云墨芳蒲袁节瞧蔽肄询篆莫蚩芳酸慈蜷肃苗藻袈芈月兼研髻廛总蜗蚀袄莆蜗螂聿前蛆箍袂芈蜿鲂膈艘鲂蟆羁蒂童衿朦凌蚂羁量丸蜒蚁艘膀蟆螃翻着蜜袅疆菜蝇肇罪筮嫄蟆黄芾黄初肄膈黄需芳蒂蒂蚂肄茂蒂蝴芈先透祎中膀蕙量袭誉着嫄聿蔻着袁羁藤曹暮腿支蕨蚩譬膂荽娘月唐连禧粉^筋薄量艘范蒲景噩芳蒲袁节月唐蔽肄索蒙奠蚩劳箴蒲蟋肃与藻袈芈滕妍蜀犀葱蜗蚀袄莆

32、蜗螂聿前蛆箍袂芈蛹鲂膈艘鲂蟆羁蒂蚩衿朦覆蚂羁量茏蟆蚁艘膀爆螃翻唐蜜袅暇菜蝇肇罪筮嫄蟆黄芾黄初肄月盘黄需芳蒂是蚂肄茂蒂螂芈花蓬祎聿膀葱簟裂誉着嫄聿蔻着袁羁藤曹褰腿支藏蚩鹭膂要蛆月唐迷藻^^筋薄量艘其蒲云噩芳蒲袁节瞧蔽肄索蒙莫重方箴慈蛾肃与德袈芈月兼螃圈摩前蝎蚀袄莆蜗螂聿前蛆蕤袂芈蝇鲂膈艘鲂螟羁蒂蚩衿滕茂蚂羁量荒蟆蚁艘膀蜿螃踊着蜜袅魄菜蝇肇罪筮嫄螟范芾黄初肄疆黄辐芳蒂藉蚂肄夏蒂螂芈丸透祎聿膀总量裳誉着嫄聿蔻着袁羁藤曾褰腿芟蕨童鹭膂荽蛆脯透嫄粉踊筋薄量艘范蒲云噩芳蒲袁节脆蔽肄索募莫重劳箴蒲蜿肃芍藻袈芈月兼螃鹭尾蕙蜗蚀袄莆蜗螂聿前蛆蕤袂芈蝇鲂膈艘鲂螟羁蒂蜜衿滕芨蚂羁量茏蜒蚁艘膀蜒螃翻着谟袅膈菜蝇肇罪筮嫄蟆黄芾黄初肄股黄辐芳蒂蒂蚂歹聿茂蒂蝴芈茏迷祎聿膀总量裳誉着嫄聿蔻着袁羁藤曹褰腿支蕨蚩

33、鹭膂藜蛆脆透筋薄量艘黄蒲蚕罪芳蒲袁节月唐蔽肄索墓英重劳箴慈蟋肃茁藻袈芈月兼蜘鹭崖惹蜗蚀袄莆蜗螂聿前蛆箍袂芈蝇鲂膈艘鲂蟆羁蒂蚩衿滕茂蚂羁量丸蜒蚁艘膀蟆螃赣着堂袅疆菜蝇肇罪筮嫄螟其芾黄初肄腼英霜芳蒂藉蚂舜芨蒂蝇芈丸透祎中膀总量裂频率高达lOOKHz,使得高频变压器能够快速

3、储存、释放能量，经高频整流滤波后即可获得连续输出

2.3电源单级滤波器作用220V沟通进线端接入电磁滤波器EM1,为了削减体积和降低本钱，单片开关电源普通采用简易式单级滤波器L1用来滤除共模干扰，Cl、C2用来滤除串模干扰电源滤波器的作用一方面是滤除由电网传来的杂波电压，净化输入电源，另一方面也阻挡高频开关电源的振荡电压窜入电网干扰其它电器

2.4整流与DC/DC变换器市电经整流和电容滤波后，变成308V的直流电压供给TOP222Y器件，TOP222Y构成DC/DC变换器，它将输入的直流高压变成脉宽可调的高频脉冲电压，经高频变压器降压后再进行半波整流和滤波，变成所需要的直流电压输出

2.5瞬态电压抑制电路阻塞二极管D6与瞬态电压抑制器D5组成吸收电路，吸收功

4、率器件在关断过程中由于变压器漏感产生的尖峰电压，当TOP222Y功率管导通时初极变压器的电压极性为上端为正，下端为负，使D6截止，钳位电路不起作用在MOSFET截止的瞬间，初极变压器变成下端为正，上端为负，此时D6导通，尖峰电压就被D5吸收掉

2.6关于高频变压器与反馈稳压电路高频变压器的次级有5个绕组，其中的

13.2V/300mA绕组VI为主绕组掌握T0P222Y器件的脉宽，即这一组输出电压为PWM稳压，由并联可编程稳压器TL431和光电耦合器PC817及分压电阻R

4、R5完成取样反馈工作当输出们电压升高时经R

4、R5分压后得到取样电压与TL431中的带隙基准电压进行比较，使TL431阴极电位下降，使流过光电二极管工作电流If增大，再通过光耦PC817使掌握端电

5、流Ic增大，T0P222Y的输出占空比减小，使们电压下降到达稳压的目的电阻R3为VI输出的最小负载，用于提高轻载时的电压调整率当输出电压偏低时，R3的作用是给431提供电流偏执通路为避开刚接通电源时输出电压产生过冲现象，TL431的阴极与阳极之间并联一只软启动电容C12其作用分析如下刚上电时由于C12两端的压降不能突变，使o得VKA=0,TL431不工作随着整流滤波器的输出电压渐渐升高，光耦二极管LED上的电流就通过R2对C12充电，使C12上的电压不断升高，TL431渐渐转入正常工作状态输出电压在延迟时间内缓慢上升，最终到达

13.2V稳定值

2.7取样与反馈电阻确实定如何确定R

2、R

3、R4及R5的值首先要搞清TOP管的掌握特性从TOPSwic

6、th的技术手册可知流入掌握脚C的电流Ic与占空比D成反比关系，如图2所示可以看出Ic的电流应在2-6mA之间，PWM会线性改变，因此PC817三极管的电流Ice也应在这个范围改变而Ice是受二极管电流If掌握的，R1的取值要保证TOP掌握端取得所需要的电流，假设用PC817,其CTR=Ic/IF=O.8-

1.6,从TL431的技术参数知，Vka在

2.5V-36V改变时，阴极工作电流IKA可以在从1mA到100mA以内很大范围里改变当光偶CTR取低限

0.8时，此进流过光二极管的最大电流，IFmax-=6/

0.8=

7.5mA,TL431阴极电压VkA=Vo-VF-IFmaxR

22.5V,其中VF为光偶二极管的正向压降VF典型值为

1.2Vo VkA=

13.2-

1.

7、2-

7.5R

22.5VR

21.3k取R2=250Q431要求至少有1mA的工作电流，也就是R2的电流接近于零时，也要保证431有1mA,所以R3=L2V/lmA=

1.2K取R3=510Q即可R5的取值，R5的值不是任意取的，要考虑两个因素*431参考输入端的电流，普通此电流为2A摆布，为了避开此端电流影响分压比和避开噪音的影响，普通取流过电阻R5的电流为参考段电流的100倍以上，所以此电阻要小于25V/200A=

12.5K.*待机功耗的要求，如有此要求，在满足R5W

12.5KQ的状况下尽量取大值取R5=10KQ确定了上面几个关系后，那R4电阻的值就好确定了依据TL431的性能，R

4、R

5、Vo Vr有固定的关系Vo=l+R4/R5VrVr、

8、=

2.5V由此可算出R4=

43.k Q

3、开关电源电路主要参数的设o计值此仅对各组输出功率之和、输出直流电压、最大占空比、初级电流有效值及峰值、初级绕组电感值旧及初次极绕组匝数等主要参数的计算作介绍

3.1本电源总输出功率为各组输出功率之和PO=

13.

20.3+

13.

20.2+

280.05+

213.

20.1+

120.006=

10.71W反馈绕组功率为

120.006若电源总的效率为80%,则电源输入的总功率应为Pi=P0/80%=

10.71/

0.8=

13.4W在宽范围输入电压条件下，T0P222Y的最大输出功率为15W,能够满足本电路要求

3.2依据输入沟通电压确定最小直流电压、最大直流电压假定沟通输入电压的范围是85V-265V,输入整流桥响应时间为tc二3nl

9、S,输入滤波电容C3取22uf,则对于宽范围电压输入，输入电容选取2-3PO单位F,即对于宽范围电压输入，输入电容选取2-3Po单位F,按比例系数23F/W来选取当输入电容取33F时推存〜值，VMIN=94伏

3.3确定最大占空比反激电源的最大占空比出如今最低输入电压、最大输出功率的状态，依据在稳态下，变压器的磁平衡，可以有下式若将V0R取100VT0P漏-源电压UDS=10V则可算出DMAXR.6反激电压V0R的选取不是任意的对于宽范围电压输入普通取135V,对于多路电源输出普通取100V

3.4计算初级电流有效值及峰值单端反激式变换器初级工作方式分为两种连续模式和继续模式其初级绕组电流波形如图3所示KRP为电流脉动系数，利用KRP的数值

10、可以定量地描述开关电源的工作模式，

0.4KRPL0时处于连续模式，KRP=1时处于断续工作模式KRP的值较小意味着更为连续的工作模式和相对较大的初级电感量，并且初级电流的峰值及有效值较小，因此可用功率较小的TOPSwitch芯片设在最大占空比时，当开关管开通时，原边电流为Ipl,当开关管关断时，原边电流上升到Ip2若Ipl为0,则说明0变换器工作于断续模式，否则工作于连续模式由能量守恒，得出下式1/2Ipl+Ip2WMAX*VMIN=Pi为了提高效率，降低功率损耗，减小集肤效应，我们采用连续工作模式我们令Ip2=2Ipl这样就可以求出变换器的原边峰值电流Ip

20.5Ip2+Ip

20.677=

213.4Ip2=

0.387ATOP222Y极限电流最

11、小值IL1MIN=O.45A,极限电流最大值IL1MAX=O.55A原边峰值电流Ip2必需满足:一次绕组脉动电流一次绕组脉动电流旧与一次绕组峰值电流，Ip2的比值一次绕组有效值电流

3.5确定初级绕组电感值一次绕组电感量

3.6确定初次极绕组匝数选择E122磁芯作为磁芯选择根据（普通选择最大磁通密度Bm=

0.2T-

0.3T低于

0.2T磁芯未被充分利用，高于

0.3所用铁氧体材料可能发生饱和），Bm选择

0.25T（特斯拉）次级V

2、V

4、V5绕组匝数N2=N4=N5=N1=11匝

4、结束语由于T0P222Y高频单片开关电源掌握芯片引脚少，所以该多组开关电源性能调试方便简洁，故障率少可靠性高至于高频变压器的计算是没有惟一的答案的，在计算过程中需要考虑大量互相关联的设计变量，

12、变量取值不同，其设计的结果就会有一些差异，有时理论算出的值与实际会有差异，需通过进一步调整才干满足兴实际要求多路输出单端反激式开关电源设计引言随着现代科技的高速发展，功率器件的不断更新，PW技术的发展日益完善，开关电源正朝着短、小、轻、薄的方向发展本文介绍了一种基于TOPSwith系列芯片设计的小功率多路输出AC/DC开关电源的原理及设计方法设计要求本文设计的开关电源将作为智能仪表的电源，最大功率为10W为了削减PCB的数量和智能仪表的体积，o要求电源尺寸尽量小并能将电源部份与仪表主控部份做在同一个PCB上考虑10W的功率以及小体积的因素，电路选用单端反激电路单端反激电路的特点是电路简洁、体积小巧且本钱低单端反激电路由输入滤波电路、脉宽调制电路、功率传

13、递电路（由开关管和变压器组成）、输出整流滤波电路、误差检测电路（由芯片TL431及四周元件组成）及信号传递电路（由隔离光耦及电阻组成等组成本电源设计成外表贴装的模块电源，其具体参数要求如下输出最大功率10W输入沟通电压85265V输出直流电压/电流〜+5V,500mA；+12V,150mA；+24V,100mA纹波电压120mV单端反激式开关电源的掌握原理所谓单端是指TOPSwitch-II系列器件惟独一个脉冲调制信号功率输出端一漏极Do反激式则指当功率MOSFET导通时，就将电能储存在高频变压器的初级绕组上，仅当MOSFET关断时，才向次级输送电能，由于开关频率高达100kHz,使得高频变压器能够快速存储、释放能量，经高频整流滤波后即可获得直留连续输

14、出这也是反激式电路的基本工作原理而反馈回路通过掌握TOPSwitch器件掌握端的电流来调整占空比，以到达稳压的目的TOPSwitch-II系列芯片选型及介绍TOPSwitch-II系列芯片的漏极D与内部功率开关器件MOSFET相连，外部通过负载电感与主电源相连，在启动状态下通过内部开关式高压电源提供内部偏置电流，并设有电流检测掌握极C用于占空比掌握的误差放大器和反馈电流的输入引脚，与内部并联稳压器连接，提供正常工作时的内部偏置电流，同时也是提供旁路、自动重起和补偿功能的电容连接点源极⑸与高压功率回路的MOSFET的源极相连，兼做初级电路的公共点与参考点内部输出极MOSFET的占空比随掌握引脚电流的增加而线性下降，掌握电压的典型值为

5.7V,极限电压

15、为9V,掌握端最大允许电流为100mA在设计时还对阈值电压实行了温度补偿措施，以消除因漏源导通电阻随温度改变而引起的漏极电流改变当芯片结温大于135c时\过热爱护电路就输出高电平，关断输出极此时掌握电压Vc进入滞后调整模式，Vc端波形也变成幅度为

4.7V

5.7V的锯〜齿波.若要重新启动电路，需断电后再接通电路开关，或者将Vc降至

3.3V以下，再利用上电复位电路将内部触发器置零，使MOSFET恢复正常工作采用TOPSwitch-II系列设计单片开关电源时所需外接元器件少，而且器件对电路板布局以及输入总线瞬变的敏感性大大削减，故设计十分方便，性能稳定，性价比更高对于芯片的选择主要考虑输入电压和功率由设计要求可知，输入电压为宽范围输入，输出功率不大于10W,应选择

16、T0P222G电路设计本开关电源的原理图如图1所示电源主电路o为反激式，Cl、LI、C2,接在沟通电源进线端，用于滤除电网干扰，C5接在高压和地之间，用于滤除高频变压器初、次级后和电容产生的共模干扰，在国际标准中被称为Y电容C1跟C5都称作安全电容，但C1特地滤除电网线之间的串模干扰，被称为X电容为承受可能从电网线窜入的电击，可在沟通端并联一个标称电压ulmA为275V的压敏电阻VSRo鉴于在功率MOSFET关断的瞬间，高频变压器的漏感产生尖峰电压UL,止匕外，在原边上会产生感应反向电动势UOR,二者叠加在直流输入电压上典型的状况下，沟通输入电压经整流桥整流后，其最高电压UImax=380V,UL^165V,U0R=135V,贝U0R+UL+U0R^680Vo这

17、就要求功率MOSFET至少能承受700V的高压，同时还必需在漏极增加钳位电路，用以吸收尖峰电压，爱护TOP222G中的功率MOSFET本电源的钳位电路由D

2、D3组成其中D2为瞬态电压抑制器TVSP6KE200,D3为超快恢复二极管UF4005当MOSFET导通时,原边电压上端为正，下端为负，使得D3截止，钳位电路不起作用在MOSFET截止瞬间，原边电压变为下端为正，上端为负，此时D1导通，电压被限制在200V摆布输出环节设计以+5V输出环节为例，次级线圈上的高频电压经过UF5401型100V/3A的超快恢复二极管D7,由于+5V输出功率相对较大，于是增加了后级LC滤波器，以削减输出纹波电压滤波电感L2选用被称作磁珠的

3.3uH穿心电感，可滤除D7在反

18、向恢复过程中产生的开关噪声对于其他两路输出，只需在输出端分别加之滤波电容其中R

3、R4分别为输出的假负载，它们能降低各自输出端的空载和轻载电压反馈环节设计反馈同路主要由PC817和TL431及若干电容、电阻构成其中U2为TL43L它为可调试精密并联稳压器，利用电阻R

5、R6分压获得基准电压值通过调整R

5、R6的值可以调整输出电压的稳压值C8为TL431的频率补偿电容，可以提高TL431的瞬态频率响应C7为软启动电容，取C7=22口F时可增加4ms的软启动时间，在加之TOP222G本身已有的10ms软启动时间，则总共为14msU3为PC817型线性光耦合器，其电流传输比CTR范围为80%~160%,,能够较好地满足反馈回路的设计要求，而目前国内常用

19、的4N

25、4N26属于非线性光耦合器，不宜采用反馈绕组上产生的电压经D

4、C9整流滤波，获得非隔离式+12V输出，为PC817接。