2022年彩电开关电源的方案设计书.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 课题名称 彩色电视机开关电源的设计专业 081332班 同学姓名 谢森 学号 081332002 指导老师 _支国庆 技术职称 _ 2022年 3 月 30 日毕业设计 （论文）任务书名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 同学姓名：谢森班级： _081332班1.毕业设计（论文）题目：彩色电视机开关电源的设计2.毕业设计（论文）使用的原始资料数据及设计技术要求：3.毕业设计（论文）工作内容及完成时间日期：自 2022年 1 月 12日至 2022年月日 指导老师评语：_ _ _ _ _ 指导老师：支国庆 系主任：姚卫华 目录名师归纳总结 第一章 绪论 4 第 2 页,共 18 页其次章开关电源的分类和基本工作原理 .5 2.1 开关电源的分类 5 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 2.2 开关电源的基本工作原理 .6 .7 第三章 开关电源电路中主要元器件介绍 3.1TOPSwitch-GX系列产品介绍 73.1.1 TOPSwitch 系列单片开关电源的基本工作原理 .8 3.2 光电耦合器 . .93.2.1 光耦合器的性能特点 10 第四章 单片开关电源的设计 .10 4.1 单片开关电源的主电路设计 .10 4.1.1 主电路的工作原理 11 4.1.2 基本参数的确定 .12 4.2 输入整流滤波电路的设计 .134.3 TOPSwitch 系列芯片的选取 .134.3.1 TOP248Y 的管脚功能 14 4.4 高频变压器的设计 .154.5 输出整流滤波电路的设计 164.6 稳压反馈电路设计 .174.6.1 光耦合器的选取 .18 第 5 章 结论 .19致谢 20参考文献 20 第一章、绪论随着电子技术的高速进展,电子系统的应用领域越来越广泛,电子设备的种类也越来越多,电子设备与人们的工作、生活的关系日益亲密；任何电子设备都离不开牢靠的电源,它们对电源的要求也越来越高；电子设备的小型化和低成本化使电源以轻、薄、小和高效率为进展方向；传统的晶体管串联调整稳名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 压电源是连续掌握的线性稳压电源；这种传统稳压电源技术比较成熟,并且已 有大量集成化的线性稳压电源模块,具有稳固性能好、输出纹波电压小、使用 牢靠等优点；但通用都需要体积大且笨重的工频变压器与体积和重量都很大的 滤波器；由于调整工作在线性放大状态,为了保证输出电压稳固,其集电极与 发射极之间必需承担较大的电压差,导致调整管功耗较大,电源效率很低,一 般只有 45% 左右；另外,由于调整管上消耗较大的功率,所以需要采纳大功率 调整管并装有体积很大的散热器,很难满意现代电子设备进展的要求；20 世纪 50 岁月,美国宇航局以小型化、重量轻为目标,为搭载火箭开发了开关电源；在近半个多世纪的进展过程中,开关电源因具有体积小、重量轻、效率高、发 热量低、性能稳固等优点而逐步取代传统技术制造的连续工作电源,并广泛应 用于电子整机与设备中；20 世纪 80 岁月,运算机全面实现了开关电源化,率 先完成运算机的电源换代；20世纪 90 岁月,开关电源在电子、电器设备、家电 领域得到了广泛的应用,开关电源技术进入快速进展期；并且自开关稳压电源问世后,在很多领域逐步取代了线性稳压电源和晶闸 管相控电源；早期显现的是串联型开关电源,其主电路拓扑与线性电源相仿,但功率晶体管工作于开关状态；随着脉宽调制（PWM）技术的进展, PWM 开关电源问世,它的特点是用 20kHz 的载波进行脉冲宽度调制,电源的效率可达 65%70%,而线性电源的效率只有 30%40%；因此,用工作频率为 20kHz的PWM 开 关电源替代线性电源,可大幅度节省能源,从而引起了人们的广泛关注,在电 源技术进展史上被誉为 20kHz革命；随着超大规模集成 ultralarge-scale-integrated-ULSI 芯片尺寸的不断减小,电源的尺寸与微处理器相比要大得 多；而航天、潜艇、军用开关电源以及用电池的便携式电子设备 如手提运算 机、移动电话等 更需要小型化、轻量化的电源；因此,对开关电源提出了小 型轻量要求,包括磁性元件和电容的体积重量也要小；此外,仍要求开关电源 效率要更高,性能更好,牢靠性更高等；这一切高新要求便促进 了开关电源的不断进展和进步；其次章、开关电源的分类和基本工作原理开关型稳压电源的种类很多,分类方法也有多种；从推动功率管的方式来 分可分为自激式和它激式,在自激式开关电源中由开关管和高频变压器构成正 反馈环路来完成自激振荡；它激式开关稳压电源必需附加一个振荡器,振荡器 产生的开关脉冲加在开关管上,掌握开关管的导通和截至；按开关管的个数及 连接方式可分为单端式、推挽式、半桥式和全桥式等,单端式开关电源仅用一 个开关管,推挽式和半桥式采纳两个开关管,全桥式就采纳四个开关管；按开 关管的连接方式,开关电源分为串联型与并联型开关电源,串联型开关电源的 开关管是串联在输入电压与输出负载之间的,属于降压式稳压电路；而并联型 开关电源的开关管是并联在开关电源之间的,属于升压式电路；一般来说,功率很小的电源（1100W）采纳电路简洁、成本低的反激型电路较 好；当电源功率在 100W 以上且工作环境干扰很大、输入电压质量恶劣、输出短路频繁时,就应采纳正激型电路；对于功率大于500W、工作条件较好的电源,就采纳半桥或全桥电路较为合理；假如对成本要求比较严,可以采纳半桥 电路；假如功率很大,就应采纳全桥电路；推挽电路通常用于输入电压很低、功率较大名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 的场合；基于本设计中开关型稳压电源是采纳全控型电力电子器件作为开关,利用掌握 开关的占空比来调整输出电压的新型电源,具有体积小、重量轻、噪音小,以 及牢靠性高等特点；本设计旨在设计并制作出一种具有自动稳压功能的开关电 源；因此,本设计就挑选了单端反激式开关电源；2.2 开关电源的基本工作原理 开关稳压电源按掌握方式分为调宽式和调频式两种；在目前开发和使用的开关电源电路中,绝大多数为脉宽调制型, 即为 PWM 技术； PWM 技术,全称脉冲宽度调制技术,是通过对一系列脉冲的宽度进行调制来等效地获得所需波形（含外形和幅值）的； PWM 开关稳压电源的基本工作原理就是在输入电压、内 部参数以及外接负载变化的情形下,掌握电路通过被控信号与基准信号的差值 进行闭环反馈,调剂主电路开关器件的导通脉冲宽度,使得开关电源的输出电 压被掌握信号稳固；调宽式开关稳压电源的掌握原理如图1 所示；对于单极性矩形脉冲来说,其直流平均电压 Uo 取决于矩形脉冲的宽度,脉冲越宽,其直流平均电压值就越 高；直流平均电压 Uo 可由公式 2.1 运算：公式 2.1 式中 Um矩形脉冲最大电压值； T矩形脉冲周期； T1矩形脉冲宽度；当Um 与T 不变时,直流平均电压 Uo 将与脉冲宽度 T1 成正比；这样,只要 设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄,就可达到稳固电压的目 的；图1 脉宽调制式开关电源掌握原理图 沟通电压经整流电路及滤波电路整流滤波后,变成含有肯定脉动成份的直 流电压,该电压通过功率转换电路进人高频变换器被转换成所需电压值的方波,最终再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压；第三章 开关电源电路中主要元器件介绍随着 PMW 技术的不断进展和完善,开关电源得到了广泛的应用,以往开 关电源的设计通常采纳掌握电路与功率管相分别的拓扑结构,但这种方案存在成本高、系统牢靠性低等问题；1977 年国外第一研制胜利脉宽调制掌握器集成电路,美国摩托罗拉公司、硅通用公司等相继推出一批 PWM 芯片,典型产品有 MC3520、SG3524、UC3842；20 世纪 80 岁月,意 -法半导体有限公司领先推名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 出 L4960 系列单片式稳压器,之后又推出了 L4970A 系列； 90 岁月,美国功率 集成公司 POWER Integration Inc 在世界上收购西安研制胜利三端隔离、脉宽调制型单片开关电源,该系列芯片将自启动电路、功率开关管、PMW 掌握电路及爱护电路等集成在一起,从而提高了电源的效率,简化了开关电源的设计和新产品的开发,使开关电源进展到一个新的时代；经受了四代进展；TOPSwitch 系列单片开关电源第一代单片开关电源包括 TOP100、TOP200 两大系列, TOP200与 TOP100的重要区分有两点：第一,用作单片开关电源时TOP200的沟通输入电压为220/230V,或 85265V,这更适合我国的电网情形；其次,TOP200 将内部功率MOSFET 的耐压值提升到 700V,两者的引脚排列及内部电路相同；TOPSwitch- 与第一代相比,不仅在性能上有进一步的改善,而且输出功 率得到显著提高,现已成为国际上开发中、小功率开关电源及电源模块的优选集成电路；TOPSwitch-FX 系列是美国 PI 公司 2000 年最新研制的具有高性能的五端单 片开关电源,该产品出具备 TOPSwitch- 的全部优点之外,仍对内部电路做了 重大改进,增加了很多新奇,使用的功能；而且输出功率比 TOPSwitch- 系列提高了 10%15%. 第四代单片高压开关 TOP-GX 系列比第三代单片高压开关 TOP-FX 系列有了较大改进,它不仅使输出功率扩展到了250W,而且仍增加了很多内置以及用户可配置的功能,从而使应用可开发为员可敏捷地以最低的系统成本完成优化的电源设计；3.1TOPSwitch-GX 系列产品介绍TOPSwitch-GX 系列不仅继承了早期的 TOPSwitch 将高压功率 MOSFET管、 PWM 掌握、故障自动爱护及其它掌握电路集成在一个 CMOS 芯片上的优点,而且仍增加了很多新功能,从而有效地降低了电源系统成本,提高了电源性能,改善了设计敏捷性并扩展了电源输出功率；其中的 TOP250 型芯片是世界上功率最高的单片电源 IC,其最大输出功率可达 290W,该芯片极大地扩展了开关电源芯片在大功带领域内的应用范畴；3.1.1 TOPSwitch 系列单片开关电源的基本工作原理TOPSwitch 系列单片开关电源的典型应用电路如图 3.1 所示；由于单端反激式开关电源电路简洁、所用元件少,输出与输入间有电气隔离,能便利的实现多路输出,开关管驱动简洁,因此该电源采纳单端反激式电路；名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图3.1 单片开关电源的典型应用电路由图可见,高频变压器初级绕组 NP的极性与次级绕组 NS、反馈绕组 NF的极性相反；在 TOPSwitch 的 MOSFET 导通时,次级整流管 VD 2 截止,此时电能以磁能量形式储备在初级绕组中；当 TOPSwitch 的 MOSFET 截止时, VD 2导通,能量传输给次级；高频变压器在电路中兼有能量储备、隔离输出和电压变换这三大功能；图中, BR 为整流桥, CIN 为输入端滤波电容, COUT 是输出端滤波电容；沟通电压 UAC 经过整流滤波后得到直流高压,经初级绕组加至 TOPSwitch的漏极上；在功率 MOSFET 关断瞬时,高频变压器漏感会产生尖峰电压,另外在初级绕组上仍会产生感应电压即反向电动势 U OR,两者叠加在直流输入电压桥上,加至内部功率开关管 MOSFET 的漏极上,因此必需在漏极增加钳位爱护电路；钳位电路由瞬态电压抑制器或稳压管VD Z1和堵塞二极管 VD 1组成, VD 1宜采纳超快复原二极管；当 MOSFET 导通时,变压器的初级极性上端为正,下端为负,从而导致 VD 1 截止,因而钳位电路不起作用；在 MOSFET 截止瞬时,初级极性就变为上负下正,此时尖峰电压就被 VD Z1 所吸掉；该电源的稳压原理简述如下：反馈绕组电压经过 VD 3,CF整流滤波后获得反馈电压 UFA,经光耦合器中的光敏三极管给TOPSwitch的掌握端供应偏压； CT是掌握端 C的旁路电容；输出电压 Uo通过电阻分压器 R1、R2分压并获得取样电 压,与 TL431中的2.5V基准电压进行比较后输出误差电压,然后通过光耦去改变TOP248Y的掌握端电流 ,TOPSwitch的输出占空比 D与IC成反比,故 D变化,从而达到稳压目的；当 Uo减小,导致 UF减小, Ic减小,进而 D增大,最终使 Uo增大；由此可见,反馈电路正是通过调剂 于稳固的；3.2 光电耦合器TOPSwitch的占空比,使输出电压趋随着开关电源技术和绿色电源的飞速进展 , APFC 技术成为当前讨论的热点, 电子式开关电源技术已经成熟 行数字式开关电源的讨论与开发, 而且有相当多的掌握方式；目前人们正在进 , 已经有数字式带功率因数校正的开关电源产品上市；对于数字式开关电源, 隔离技术和抗干扰技术是至关重要的, 随着电子元器件的快速进展 , 光电耦合器的线性度越来越高 开关电源中用得最多隔离抗干扰器件；光耦合器（, 光电耦合器是目前在单片机和 optical coupler,英文缩写为名师归纳总结 OC）亦称光电隔离器或光电耦合器, 简称光耦；它是以光为媒介来传输电信号第 7 页,共 18 页的器件 , 通常把发光器（红外线发光二极管LED）与受光器（光敏半导体管）- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 封装在同一管壳内；当输入端加电信号时发光器发出光线 , 受光器接受光线之后 就产生光电流 , 从输出端流出 , 从而实现了“ 电光电” 转换；以光为媒介把输入端信号耦合到输出端的光电耦合器, 由于它具有体积小、寿命长、无触点,抗干扰才能强 , 输出和输入之间绝缘 , 单向传输信号等优点 , 在数字电路上获得广泛的应用；通常的光电耦合器由于它的非线性, 因此在模拟电路中的应用只限于对较高频率的小信号的隔离传送；一般光耦合器只能传输数字（开关）信号 , 不 适合传输模拟信号；近年来问世的线性光耦合器能够传输连续变化的模拟电压 或模拟电流信号 , 使其应用领域大为拓宽；3.2.1 光耦合器的性能特点光耦合器的主要优点是单向传输信号, 输入端与输出端完全实现了电气隔离,抗干扰才能强 , 使用寿命长 , 传输效率高；它广泛用于电平转换、信号隔离、级间隔离、开关电路、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器 SSR 、仪器仪表、通信设备及微机接口中；由于光电耦合器的输入阻抗与一般干扰源的阻抗相比较小 , 因此分压在光电耦合器的输入端的干扰电压较小, 它所能供应的电流并不大 , 不易使半导体二极管发光；由于光电耦合器的外壳是密封的 , 它不受外部光的影响；光电耦合器的隔离电阻很大（约1012）、隔离电容很小（约几个 pF）所以能阻挡电路性耦合产生的电磁干扰；线性方式工作的光电耦合器是在光电耦合器的输入端加掌握电压 , 在输出端会成比例地产生一个用于进一步控制下一级的电路的电压；线性光电耦合器由发光二极管和光敏三极管组成 , 当发光二极管接通而发光 , 光敏三级管导通 , 光电耦合器是电流驱动型 , 需要足够大的电流才能使发光二极管导通 , 假如输入信号太小 , 发光二极管不会导通 , 其输出信号将失真；在开关电源 , 特殊是数字开关电源中 , 利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路 , 通过调剂掌握端电流来转变占空比, 达到精密稳压目的；光耦合器的技术参数主要有发光二极管正向压降 V F、正向电流 I F、电流传输比 CTR、输入级与输出级之间的绝缘电阻、集电极-发射极反向击穿电压VBRCEO、集电极 -发射极饱和压降 V CEsat；此外 ,在传输数字信号时仍需考虑上升时间、下降时间、推迟时间和储备时间等参数；电流传输比是光耦合器的重要参数 ,通常用直流电流传输比来表示；当输出电压保持恒定时 ,它等于直流输出电流 I C与直流输入电流 IF的百分比；其公式为：（3.2.1 ）采纳一只光敏三极管的光耦合器,CTR 的范畴大多为 20%300%（如 4N35）,而 PC817就为 80%160%,达林顿型光耦合器（如 4N30）可达 100%5000%；这说明欲获得同样的输出电流 ,后者只需较小的输入电流；因此 ,CTR参数与晶体管的 hFE有某种相像之处；线性光耦合器与一般光耦合器典型的 CTR-IF特性曲线如图 3.2 中虚线和实线所示；名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 3.2 CTR-I F特性曲线由图可见 , 一般光耦合器的CTR-I F特性曲线呈非线性 , 在 IF较小时的非线性失真尤为严峻 , 因此它不适合传输模拟信号；线性光耦合器的 CTR-I F 特性曲线具有良好的线性度 , 特殊是在传输小信号时 , 其沟通电流传输比 CTR IC/ IF 很接近于直流电流传输比CTR 值；因此 , 它适合传输模拟电压或电流信号 , 能使输出与输入之间呈线性关系；这是其重要特性；使用光电耦合器主要是为了供应输入电路和输出电路间的隔离, 在设计电路时 ,必需遵循以下原就：所选用的光电耦合器件必需符合国内和国际的有关隔离击穿电压的标准；由英国埃索柯姆 Isocom公司、美国摩托罗拉公司生产的 4N× ×系列 如4N25 、4N26、4N35光耦合器 ,目前在国内应用地非常普遍；鉴于此类光耦合器出现开关特性 ,其线性度差 ,相宜传输数字信号 高、低电平 ,可以用于单片机的输出隔离；所选用的光耦器件必需具有较高的耦合系数第四章 单片开关电源的设计4.1 单片开关电源的主电路设计随着 PMW 技术的不断进展和完善,开关电源得到了广泛的应用,以往开关电源的设计通常采纳掌握电路与功率管相分别的拓扑结构,但这种方案存在成本高、系统牢靠性低等问题；美国功率集成公司 POWER Integration Inc 开发的 TOPSwitch 系列新型智能高频开关电源集成芯片解决了这些问题,该系列芯片将自启动电路、功率开关管、PMW 掌握电路及爱护电路等集成在一起,从而提高了电源的效率,简化了开关电源的设计和新产品的开发,使开关电源进展到一个新的时代；本次设计就是针对TOP Switch 的第四代产品 TOP248Y 型 6端单片开关电源,并依据设计条件挑选线性光耦合器 PC817和可调式精密并联稳压器 TL431 来设计单端反激式开关电源；4.1.1 主电路的工作原理电路主要包括输入整流滤波、TOP248Y脉宽调制、高频变压器、电压反馈整流名师归纳总结 滤波、输出整流滤波等几部分,其电路原理图如图4.1所示； 由VD Z1和VD 1构成第 9 页,共 18 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 的漏极钳位电路,能吸取在 MOSFET关断时由高频变压器初级漏感产生的尖峰 电压,爱护 MOSFET不受损坏； VD Z1采纳钳位电压为 200V的P6KE200型瞬态电压抑制器, VD 1选用 BYV26C 型超快复原二极管,其反向耐压为 800V；挑选全频工作方式时,开关频率设定为132kHz；输出滤波电路由 C4、C5、C6、L 1、C7构成； TOP248Y具有频率抖动特性,这对降低电磁干扰很有帮忙；C6接在沟通电源进线端,特地滤除电网线之间的差模干扰；精密光耦反馈电路由光耦合器、 TL431等组成；输出电压 UO通过电阻分压器 R5R7获得取样电压,与TL431中的2.50V基准电压进行比较后产生误差电压,再经过光耦去转变TOP248Y的掌握端电流 IC,使占空比发生变化,进而调剂 UO保持不变；反馈绕组的输出电压经 VD2、C4整流滤波后,给光耦中的接收管供应偏压；C3仍与R2一起构成尖峰电压滤波器,使偏置电压在负载较重时能保持恒定；R4、C9、C10和C2均为掌握环路的补偿元件；图4.1主电路工作原理图4.1.2 基本参数的确定1.依据 u,确定初级感应电压 UOR和钳位二极管反向击穿电压 UB 值表 4.1 确定 UOR、UB 值u/V 初级感应电压 UOR/V 钳位二极管反向击穿电压UB/V 固定输入 100/115 60 90 通用输入 85265 135 200 固定输入 230±35 135 200 由表 4.1可得初级感应电压 UOR135V. 钳位二极管反向击穿电压 UB =200V. 2.依据 UImin和 UBR来确定最大占空比 DmaxD max U OR 100%（4.1.1）U OR U Imin U DS ON 设定 MOSFET 的漏源导通电压90V 带入上式得出 Dmax63；UDSON10V,将 UOR135V 和 UImin名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3.确定初级纹波电流IR 与初级峰值电流IP的比值 K RP 定义比例系数 K RP I RI P当 u 确定后, K RP有一取值范畴,如下表 4.2.表 4.2 依据 u 来确定 K RP u/V K RP最小值（连续模式）最大值（不连续模式）固定输入 100/115 0.4 1.0 通用输入 85265 0.4 1.0 固定输入 230±35 0.6 1.0 在连续模式下,取 K RP0.4. 4.确定初级波形参数输入电流平均值IAVGP 0in1.67A（4.1.2）UIm初级峰值电流IP1IAVGDmax3.3A（4.1.3）0.5KRP4.2 输入整流滤波电路的设计在输入端先通过 EMI 滤波器（由 L 2、C11构成）来防止电磁干扰,它能有效地抑制电网噪声,提高电源的抗干扰才能及系统和牢靠性；取 L 2=820 H、C11=0.1 F；初步滤波之后,加接单相整流桥,选取整流桥参数如下：整流桥的反向击穿电压应满意U BR 1.25 2 u max（4.2.1）代入 umax265V 得 UBR468.4V,所以应选耐压 600V 的成品整流桥 .设输入有效电流为 I RMS 整流桥额定的有效电流为 的公式如下：IBR,应当使 IBR2IRMS,运算 I RMSIRMSuP 0（4.2.2）代入得mincos式中 cos 为电源的功率因数,一般为0.50.7,可选 cos0.5,IBR7.1A ,取 I BR8A名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4.3 TOPSwitch 系列芯片的选取TOPSwitch-GX 系列开关器件提高了输出功率；实践证明,用 TOPSwitch-GX 系列开关器件设计开关稳压电源,其电路结构更加简洁,抗干扰性能更好,牢靠性更高,因此,本次设计就针对 片；TOPSwitch-GX 系列来选取合适的芯所选芯片的极限电流的最小值 I LIMITmin 应满意下条件：0.9 ILIMITmin IP（4.3.1）代入 IP值得出 I LIMITmin 3.67A表 4.3 内部自爱护极限电流值产品型号极限电流 ILIMIT /A 最大值最小值典型值TOP244Y 1.256 1.35 1.445 TOP245Y 1.674 1.80 1.926 TOP246Y 2.511 2.70 2.889 TOP247Y TOP248Y 3.348 4.185 3.60 4.50 3.852 4.815 TOP249Y 5.022 5.40 5.778 TOP250Y 5.859 6.30 6.741 由上表,应选取 TOP248Y 芯片；4.3.1 TOP248Y 的管脚功能TOP248Y外形如图 4.12示；它有六个管脚,依次为掌握端 C、线路检测端 L、极 限电源设定端 X、源极 S、开关频率挑选端 F和漏极 D；各管脚的具体功能如下：图 4.2 TOP248Y 外形及管脚图掌握端 C：误差放大电路和反馈电流的输入端；在正常工作时,利用掌握 电流 Ic 的大小可调剂占空比,并可由内部并联调整器供应内部偏流；系统关闭时,利用该端可激发输入电流,同时该端也是旁路、自动重启和补偿电容的连接点；名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 线路检测端 L：输入电压的欠压与过压检测端,同时具有远程遥控功能；TOP248Y 的欠压电流 Iuv 为 50 A,过压电流 Iav 为 225 A；如 L 端与输入端接入的电阻 R1为 1M ,就欠压爱护值为50VDC,过压爱护值为 225VDC；极限电流设定端X：外部电流设定调整端；如在X 端与源极之间接入不同的电阻,就开关电流可限定在不同的数值,随着接入电阻阻值的增大,开关允 许流过的电流将变小；源极 S：连接内部 MOSFET 的源极,是初级电路的公共点和电源回流基准点；开关频率挑选端F：当 F 端接到源极时,其开关频率为132kHz,而当F 端接 到掌握端时,其开关频率变为原频率的一半,即 66kHz；漏极 D：连接内部 MOSFET 的漏极,在启动时可通过内部高压开关电流提 供内部偏置电流；4.3.2 TOP248Y 的内部结构TOP248Y 的内部工作原理框图如图 4.3 所示；图 4.3TOP248Y 的内部工作原理框图该开关电源脉宽调制器路主要由掌握电压源、带隙基准电压源、振荡器、并联调整器误差放大器（PWM）、门驱动级和输出级、过流爱护电路、过热 爱护电路、关断自动重起动电路及高压电流源等部分组成；另外,在 TOP248Y 的外端加接了由 VD Z1和 VD 1构成的漏极钳位电路；在功率 MOSFET 关断瞬时,高频变压器初级漏感会产生尖峰电压 UL,那么就利用由 VD Z1 和 VD 1 构成的漏极钳位电路来爱护 MOSFET 不受损坏；同时,高频变压器初级漏 感在初级绕组上仍会产生感应电压（即反向电动势）UOR,两者叠加在直流输入电压 UDCImax 上,加至内部功率开关管MOSFET 的漏极上；因此, VD Z1 采纳钳位电压为 200V 的 P6KE200 型瞬态电压抑制器, VD 1选用 BYV26C 型超快恢名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 复二极管,其反向耐压为 600V. 在 MOSFET 截止瞬时,初级极性就变为上负下 正,此时尖峰电压就被 VD Z1 吸取掉；4.4 高频变压器的设计高频变压器是开关电源中进行能量储存与传输的重要部件,开关电源中高频变压器性能的优劣,不仅对电源效率H 有较大的影响,而且直接关系到电源的其它技术指标和电磁兼容性 EMC ；为此,一个高效率的高频变压器应具备 直流损耗和沟通损耗低、漏感小、绕组的分布电容及各绕组间的耦合电容小等 条件；开关电源中变压器的功能是把输入的高频高电压转变为所需要的高频低电 压；所以实际工作情形与线性稳压电源中的电源变压器差别很大；线性稳压电 源中变压器输入的是正弦沟通电,而开关变压器的初级是开关电源的一部分,工作在直流高频斩波状态下进行；这也是设计开关变压器的基本动身点；元器 件的参数运算如下：初级电感L P6 10 UIminRUDS ON290H（4.4.1）实取 L P300H. If高频变压器最大承担功率PM 与磁心面积 SJ有下关系：S J0.15P M（4.4.2）高频变压器额定输入功率PIPO/ 120/80150W 所以取 PM160W,带入上式得 SJ1.9. 表 4.4 部分国产 E 型磁心得尺寸规格产品型号 磁心截面积 SJ/cm 2E30 1.15 E35 1.00 E40 1.38 E50 2.25 E60 2.56 由上表可选取 E50 型磁心；运算次级匝数 NS: 对于宽范畴 85265V 电压输入次级绕组可取0.6 匝/V,考虑到在次级肖特基 二 极 管 上 仍 有 0.4V 的 正 向 导 通 压 降 UF1 , 因 此 次 级 匝 数 为 NS=（UO+UF1）·0.6 匝/V（ 24V+0.4V）·0.6 匝/V =14.64 匝；由于次级绕组上仍存在导线电阻,也会形成压降,所以取 NS=15 匝；运算初级匝数 NP: N P N S U OR（4.4.3）U 0 U F 1将 UOR=135V, UO=24V, U F1=0.4V, NS=15 匝代入上式得 NP=83 匝；名师归纳总结 运算反馈绕组匝数NF：第 14 页,共 18 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - NFNSUFBUF2（4.4.4）U0UF1已知 UFB=12V,UF2=0.7V,从上式可得 NF0.5 匝4.5 输出整流滤波电路的设计输出整流滤波电路由VD 2、C4、C6、L 1和 C7构成；超快复原二极管适合作为开关电源中的高压大电流整流管,所以输出整流管也采纳超快复原二极管整流管实际承担的最大反向峰值电压为U BR S U 0 U I m