基于TopswitchⅡ型開關(guān)芯片的開關(guān)電源設(shè)計

4.2輸入濾波電容的選擇

輸入濾波電容器C 的容量與電源效率，輸出功率密切相關(guān)，對于寬范圍輸入的開關(guān)電源，C 的容量取μF 為單位時，可按比例系數(shù)3μF/ W 來選取。例如當(dāng)Po= 30 W 時，C= （ 3μF/W）×30 W= 90μF, 以此類推。在固定輸入時，比例系數(shù)變成1μF/W, 上例中的C 就變成30μF.在設(shè)計開關(guān)電源時還要注意C 的容量誤差要盡量小，以免影響開關(guān)電源的性能。當(dāng)C 的容量過小時，會降低TopswitchⅡ的可用功率。如果把30μF 改成20μF, 則輸出功率會降低15 %; 當(dāng)C 20μF 時，會造成可用功率的明顯下降。
另外，C 容量的大小還決定直流高壓Ui 的數(shù)值，圖3、圖4 實(shí)際上是在Ui= 105 V 的情況下繪制的，這個充分體現(xiàn)了C 對Ui 的影響。

4.3 開關(guān)管保護(hù)電路

在開關(guān)芯片的漏極D 側(cè)可以利用VDZ 和VD 兩個二極管對高頻變壓器的漏感產(chǎn)生的尖峰電壓進(jìn)行箝位，可保護(hù)μ的D-S 極間不被擊穿。例如VDZ 可以選用瞬態(tài)電壓抑制器P6K200, 其反向擊穿電壓為200 V.VD 采用反向耐壓為600 V 的UF4005 型超快恢復(fù)二極管，亦稱阻塞二極管。

5 應(yīng)用電路及其仿真

圖6給出了由TOPSwitch 構(gòu)成的反激式電源的原理圖。其工作過程如下： 輸入交流電經(jīng)整流橋BR1 整流后再經(jīng)電容C1 濾波，變?yōu)槊}動的直流電。

反激式變壓器與TOPSwitch 將存儲于電容C1 的能量傳遞給負(fù)載。當(dāng)TOPswitch 開關(guān)管導(dǎo)通時，電容C1兩端的電壓加到反激變壓器的原邊，流過原邊繞組的電流線性增加（ 如若在MOSFET 開關(guān)管導(dǎo)通的瞬間變壓器副邊電流不為零，則由于副邊感應(yīng)電勢反向，二極管D2 截止，副邊電流變?yōu)榱?，然而磁芯?nèi)的能量不能突變，故原邊電流躍變?yōu)楦边呺娏鞯?/ K,K 為變壓器變比），變壓器儲存能量； 當(dāng)MOSFET 開關(guān)管關(guān)斷時，電感原邊電流由于沒有回路（ 此時，穩(wěn)壓管VR1的擊穿電壓因高于原變壓器的感應(yīng)電勢而截止） 而突變?yōu)榱?，變壓器通過副邊續(xù)流，副邊電流為TOPswitch 開關(guān)管關(guān)斷時原邊電流的K 倍，副邊繞組通過二極管D2 對電容C2 充電，此后，流過變壓器副邊的電流線性下降。二極管D1 與穩(wěn)壓管VR1 并接于變壓器的原邊以吸收由于變壓器原邊的漏感而產(chǎn)生的高壓毛刺。電阻R1、穩(wěn)壓管V R2、光耦U2 與電容C5 構(gòu)成了電壓反饋電路以保證輸出電壓穩(wěn)定。電阻R2 與VR2 構(gòu)成一假負(fù)載，以保證當(dāng)電源空載或輕載時輸出電壓穩(wěn)定。電感L1 與電容C3 構(gòu)成LC 濾波器以防止輸出電壓脈動過大。二極管D3 與電容C4 構(gòu)成一整流電路以提供光耦U2 光電三極管的偏置電壓。電感L2 、電容C6 和C7 用于降低系統(tǒng)的電磁干擾（ EMI） .

　　

圖6 反激式電源的應(yīng)用原理圖。

圖7分別給出了輸入電壓220 V （ 交流），輸出功率為40 W; 輸入電壓85 V （ 交流），輸出功率為24 W和輸入電壓85 V（ 交流），輸出功率為40 W 時的輸出電壓波形。

　　

圖7 不同電壓輸入條件下的電壓仿真輸出波形

6 結(jié)語

最后通過仿真試驗(yàn)，對電源的設(shè)計過程進(jìn)行了認(rèn)證，結(jié)果表明，基于topswitch 芯片設(shè)計的開關(guān)電源，輸出波形較為穩(wěn)定，而且電磁兼容性好，抗干擾能力強(qiáng)，適合小功率開關(guān)電源的設(shè)計制造。直流穩(wěn)壓電源是現(xiàn)代電力電子系統(tǒng)中的重要組成部分，好的直流電源系統(tǒng)是高質(zhì)量現(xiàn)代電子系統(tǒng)的重要保證。