TOPSwitch_GX系列芯片的單端反激式開關(guān)電源設(shè)計

3.4輸出整流濾波電路設(shè)計

輸出整流濾波電路由整流二極管和濾波電容構(gòu)成，輸出整流二極管的開關(guān)損耗占系統(tǒng)損耗的六分之一到五分之一，是影響開關(guān)電源效率的主要因素。肖特基二極管是近年來間世的低功耗、大電流、超高速半導(dǎo)體器件，由于其反向恢復(fù)時間極短（可以小到幾納秒），正向?qū)▔航祪H0.4V左右，而整流電流可達到幾千安培。這些優(yōu)良特性是快恢復(fù)二極管所無法比擬的。因此適合作為開關(guān)電源中的低壓整流管。

3.5反饋電路設(shè)計

開關(guān)電源的反饋回路有4種基本形式：基本反饋電路；改進型反饋電路；帶穩(wěn)壓管的光耦反饋電路和帶TL431的光耦反饋電路[2]。反饋回路的形式依據(jù)輸出電壓精度而決定，本方案使用的“光耦＋TL431”。電壓反饋信號經(jīng)分壓網(wǎng)絡(luò)引入TL431的參考端，轉(zhuǎn)化為電流反饋信號，然后經(jīng)過光耦隔離后輸入TOPSwitch的控制端。

TL431稱為可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器，利用兩只外部電阻可設(shè)定2.50~36V范圍內(nèi)的任何基準電壓值。其工作原理是當輸出電壓UO發(fā)生波動時，經(jīng)電阻分壓后得到的取樣電壓就與TL431中的2.5V帶隙基準電壓進行比較，在陰極上形成誤差電壓，使發(fā)光二極管的工作電流IF產(chǎn)生相應(yīng)變化，再通過光耦去改變控制端電流IC的大小，調(diào)節(jié)TOPSwitch的輸出占空比，使UO不變，從而達到穩(wěn)壓目的。根據(jù)TL431的工作原理，兩個分壓電阻的選取要求比較嚴格，因此可把上面的一個分壓電阻設(shè)計成一個固定阻值電阻和一個可調(diào)電阻的串聯(lián)，用來調(diào)節(jié)輸出電壓的精度。

在設(shè)計光耦反饋式開關(guān)電源時，光耦的選取可根據(jù)以下原則：光耦的電流傳輸比（CTR）的允許范圍是50%~200%，并且要用線性光耦。因為普通光耦的CTR-IF特性呈非線性，在IF較小時的非線性失真尤為嚴重，不適合傳輸模擬信號。還有，在設(shè)計反饋回路時，反饋信號要經(jīng)過光耦隔離后輸入TOPSwitch的控制端，而控制端的電流IC和占空比D有關(guān)，所以光耦的反饋電流以及與其有關(guān)的電阻阻值的選取比較重要，直接決定電路反饋回路性能。

4 測試結(jié)果分析

根據(jù)以上設(shè)計原則，使用TOP245Y芯片設(shè)計出了＋5V/2A、+15V/0.5A、-15V/0.5A三路輸出開關(guān)電源，圖2～圖4給出了實測波形。由圖可見，滿載時，電源工作在最大占空比35%左右。輸出紋波由變壓器漏感導(dǎo)致的尖峰電壓及輸出整流二極管關(guān)斷時所產(chǎn)生，這些提高變壓器制造工藝以及優(yōu)化PCB布線等方法加以改善。

5 結(jié)論

本文采用TOP245Y設(shè)計出了一種三路輸出單端反激式開關(guān)電源并給出了設(shè)計方法。論文針對開關(guān)電源設(shè)計的5部分電路分別進行了分析和工程設(shè)計，提出了改進電路設(shè)計和性能的方法。另外，在畫PCB圖時需注意：TOPSwitch開關(guān)的源腳引線應(yīng)非常短，旁路電容應(yīng)盡可能靠近源腳和控制腳，同時源腳應(yīng)單點接地；開關(guān)電源在輕載或空載輸出時，為了抑制輸出電壓偏高，應(yīng)在輸出端加一個假負載電阻。這些有助于提高開關(guān)電源的性能和效率。