TOPSwitchFX系列單片開關(guān)電源的原理與應(yīng)用

圖4多路輸出的35W機(jī)頂盒開關(guān)電源電路

圖5由MCU控制的TOPSwitchFZ單片開關(guān)電源

R6、R7和R8為比例反饋電阻，使5V和3.3V電源按照一定的比例進(jìn)行反饋，這兩路輸出的負(fù)載調(diào)整率均可達(dá)±5％。R9和C16構(gòu)成TL431C的頻率補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。C17為軟起動(dòng)電容，取C17=22μF時(shí)可增加4ms的軟起動(dòng)時(shí)間，再加上本身已有10ms的軟起動(dòng)時(shí)間，總共為14ms。其余各路輸出未加反饋，輸出電壓均由高頻變壓器的匝數(shù)比來確定。因－5V電源的輸出功率很低，現(xiàn)通過電阻R2和穩(wěn)壓管VDZ2進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)。R9是＋30V輸出的假負(fù)載，它能降低該路的空載及輕載電壓。鑒于5V、3.3V和18V電源的輸出功率較大，三者都增加了后級(jí)LC濾波器（L3和C9、L4和C11、L2和C7），以減小輸出紋波電壓。

TOP233Y具有頻率抖動(dòng)特性，這對(duì)降低電磁干擾很有幫助；再合理地選擇安全電容C15和EMI濾波器（C6、L1）的元件值，就能使開關(guān)電源產(chǎn)生的電磁輻射達(dá)到CISPR2（FCCB）國際標(biāo)準(zhǔn)。將C15的一端接UI的正極，能把TOP233Y的共模干擾減至最小。需要指出，C15和C6都稱作安全電容，區(qū)別只是C15接在高壓與地之間，能濾除初、次級(jí)耦合電容產(chǎn)生的共模干擾，在IEC950國際標(biāo)準(zhǔn)中稱之為“Y電容”。C6則接在交流電源進(jìn)線端，專門濾除電網(wǎng)線之間的串模干擾，被稱作“X電容”。為承受可能從電網(wǎng)線竄入的雷擊電壓，在交流輸入端還并聯(lián)一只標(biāo)稱電壓U1mA=275V的壓敏電阻器VSR。U1mA表示當(dāng)壓敏電阻器上通過1mA的直流電流時(shí)元件兩端的電壓值。

3.2由MCU控制的TOPSwitchFX單片開關(guān)電源

利用微控制器可對(duì)由TOPSwitchFX構(gòu)成的噴墨打印機(jī)、激光打印機(jī)等計(jì)算機(jī)外部設(shè)備中的開關(guān)電源進(jìn)行控制，電路如圖5所示。開關(guān)電源部分主要由TOPSwitchFX（IC1）、光耦合器（IC2）組成?？刂齐娐穭t包括微控制器（MCU）、兩片LTV817A線性光耦合器（IC3、IC4）、按鈕開關(guān)SB。僅當(dāng)按下SB時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)才有效，抬起時(shí)信號(hào)不起作用。SB上不需要加防抖動(dòng)電路，這是因?yàn)殚_關(guān)電源的軟起動(dòng)時(shí)間（約10ms）和MCU的復(fù)位及初始化時(shí)間能起到延遲作用，可以避開按下SB時(shí)產(chǎn)生抖動(dòng)干擾的時(shí)間；并且僅當(dāng)開關(guān)被按下至少達(dá)到上述時(shí)間，才能通過MCU接通開關(guān)電源。這就要求必須將SB按到底，而不要輕輕點(diǎn)擊一下，以確保電源起動(dòng)。MCU完成復(fù)位及初始化后檢測到IC3發(fā)來的開機(jī)信號(hào)，再通過IC4去鎖定開關(guān)電源。光耦I(lǐng)C3、IC4中的LED發(fā)光管和光敏三極管，分別用LED3和VT3、LED4和VT4表示?，F(xiàn)將LED3接在控制端與SB上端之間，VT3接在MCU的邏輯輸入端。常態(tài)下LED3上無電流通過，IC3不工作。MCU的邏輯輸出端經(jīng)過隔離二極管VD6和電阻R4接LED4的正極。VT4則接在M、S端之間。因M端本身具有限流功能，故VT4不需要另加限流電阻。CM為多功能端的消噪電容。

當(dāng)用戶首次按下SB時(shí)，VD4導(dǎo)通，M端經(jīng)VD4與S極接通，TOPSwitchFX即工作在三端模式，多功能端（M）和開關(guān)頻率設(shè)定端（F）不起作用，此時(shí)LED3上有電流通過，VT3就給MCU發(fā)出起動(dòng)信號(hào)。若最初開關(guān)電源是處于關(guān)斷狀態(tài)（M端懸空）則首次按下SB時(shí)就接通電源，＋5V輸出電壓UCC為MCU提供工作電源電壓。MCU接收到起動(dòng)信號(hào)后就令VT4導(dǎo)通，使開關(guān)電源保持在接通狀態(tài)，能夠正常輸出。當(dāng)用戶再次按下SB時(shí)就發(fā)出關(guān)斷信號(hào)，MCU接收到信號(hào)后就執(zhí)行關(guān)斷程序，將噴墨打印機(jī)的打印頭停在安全位置上。一旦執(zhí)行完關(guān)斷程序，MCU就令VT4截止，將M端懸空，開關(guān)電源進(jìn)入關(guān)斷模式，此時(shí)TOPSwitchFX處于低功耗狀態(tài)，當(dāng)UI=230VAC時(shí)芯片功耗僅為160mW。假如用作DVD中的開關(guān)電源時(shí)，關(guān)斷程序還能把數(shù)據(jù)和設(shè)定狀態(tài)一并存入E2PROM中，即使掉電后也不致于丟失。