基于TOP249Y芯片的开关电源设计

出端取样。电压反馈信号Ｕ０通过电阻分压器Ｒ９、Ｒ１１获得取样电压后，将与ＴＬ４３１中的２．５Ｖ基准电压进行比较并输出误差电压，然后通过光耦改变ＴＯＰ２４９Ｙ的控制端电流ＩＣ，再通过改变占空比来调节输出电压Ｕ０使其保持不变。光耦的另一作用是对冷地和热地进行隔离。反馈绕组的输出电压经Ｄ２、Ｃ２整流滤波后，可给光耦中的接收管提供电压。Ｒ４、Ｃ４构成的尖峰电压经滤波后可使偏置电压即使在负载较重时，也能保持稳定，调节电阻Ｒ６可改变输出电压的大小。

３．３ 高频变压器设计

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由于该电源的输出功率较大，因此高频变压器的漏感应尽量小，一般应选用能够满足１３２ｋＨｚ开关频率的锰锌铁氧体，为便于绕制，磁芯形状可选用ＥＩ或ＥＥ型，变压器的初、次级绕组应相间绕制。

高频变压器的设计由于要考虑大量的相互关联变量，因此计算较为复杂，为减轻设计者的工作量，美国功率公司为ＴＯＰ Ｓｗｉｔｃｈ开关电源的高频变压器设计制作了一套ＥＸＣＥＬ电子表格，设计者可以方便地应用电子表格设计高频变压器。

３．４ 次级输出电路设计

输出整流滤波电路由整流二极管和滤波电容构成。整流二极管选用肖特基二极管可降低损耗并消除输出电压的纹波，但肖特基二极管应加上功率较大的散热器；电容器一般应选择低ＥＳＲ?等效串联阻抗?的电容。为提高输出电压的滤波效果，滤除开关所产生的噪声，在整流滤波环节的后面通常应再加一级ＬＣＣ滤波环节。

３．５ 保护电路设计

本电源除了电源控制电路ＴＯＰ２４９Ｙ本身所具备的欠压、过压、过热、过流等保护措施外，其外围控制电路也应有一定的保护措施。用Ｄ３、Ｒ１２、Ｑ１可构成一个５．５Ｖ的过压检测保护电路。这样，当５Ｖ输出电压超过５．５Ｖ时，Ｄ３击穿使Ｑ１导通，从而使光耦电流增大，进而增大了控制电路ＴＯＰ２４９Ｙ的控制端电流ＩＣ，最后通过内部调节即可使输出电压下降到安全值。

图3

    为防止在开关周期内，ＴＯＰ２４９Ｙ关断时漏感产生的尖峰电压使ＴＯＰ２４９Ｙ损坏，电路中设计了由箝压齐纳管ＶＲ１、阻断二极管Ｄ１、电容Ｃ５、电阻Ｒ２、Ｒ３组成的缓冲保护网络。该网络在正常工作时，ＶＲ１上的损耗很小，漏磁能量主要由Ｒ２和Ｒ３承担；而在启动或过载时，ＶＲ１即会限制内部ＭＯＳＦＥＴ的漏极电压，以使其总是处于７００Ｖ以下。

４ 电源性能测试及结果分析

根据以上设计方法，笔者对采用ＴＯＰ２４９Ｙ设计的多路输出开关电源的性能进行了测试。实测结果表明，该电源工作在满载状态时，电源工作的最大占空比约为０．４，电源的效率约为９０％，纹波电压控制、电压调节精度及电源工作效率都超过了以往采用控制电路与功率开关管相分立的拓扑结构形式的开关电源。

５　结论

由于ＴＯＰ２４９Ｙ芯片内部集成有ＰＷＭ控制器、功率开关ＭＯＳＦＥＴ以及多种保护电路，所以采用该芯片设计出的开关电源具有成本低、外围线路简单、体积小、效率及可靠性高等特点，因而在中功率电子设备中具有广泛的应用前景。本文设计的开关电源已应用于某变频器的控制电路中，且取得了较好的应用效果。

《基于TOP249Y芯片的开关电源设计(第2页)》