基于TOP244的开关电源设计
TOP244Y单片开关电源原理及维修技巧
TOP244Y单片开关电源原理及维修技巧作者：刘宜新来源：《电子技术与软件工程》2016年第13期摘要本文首先概述了TOP244Y单片开关电源的基本工作原理，接着根据本人多年的维修实践经验，详细介绍了针对此电路的维修技巧，最后通过以TOP244Y单片开关电源维修实例进行剖析，进一步说明TOP244Y开关电源的具体维修技巧及故障的处理。
【关键词】开关电源 TOP244Y单片开关电源原理故障维修技巧开关电源又被称为高效节能电源，它不仅效率高，可达到80﹪-90﹪，而且去掉了笨重的工频变压器，它是利用体积很小的高频变压器来实现电压变换及电网隔离，这样为家用电器的小型化、轻型化奠定了坚实的基础。
采用TOP244Y单片开关电源用途非常广泛，很多民用家用电子产品都采用了此种电路方案，因此家电维修人员很有必要掌握TOP244Y单片开关电源的维修方法。
1 TOP244Y开关电源工作原理分析该开关电源芯片内含脉宽调制器、功率场效应管、自动偏置电路、保护电路。
再配合外部的一次整流滤波电路、、取样比较反馈电路、二次整流滤波电路等部分就组成了一个完整的单片开关电源。
其电路原理如附图所示，以下分别进行分析：1.1 TOP244Y芯片各引脚功能TOP244Y是一款集成式开关电源芯片，它将脉冲宽度调制（PWM）控制系统的全部功能集成到芯片中，其功能引脚如图1所示，各脚功能如下：1.1.1 漏极（D）引脚高压功率MOSFET的漏极输出，通过内部开关高压电流源提供启动偏置电流。
1.1.2 控制（C）引脚误差放大器及反馈电流的输入脚，用于占空比控制。
当控制引脚电压VC接近5.8 V时，控制电路被激活并开始软启动。
当出现开环或短路等故障而使外部电流无法流入控制引脚时，控制引脚上的电容开始放电，达到4.8 V时激活自动重启动电路而关断MOSFET开关管的输出，使控制电路进入低电流的待机模式。
同时该脚也是脉宽调制器电流反馈的控制脚，其占空比与流入控制脚超过芯片内部消耗所需要的电流成反比，实现脉宽调制。
TOP244Y在充电器.适配器应用
Input Power (W) PI-3422-112602
.35
.30 .25
.20
.15
.10
.05
0
80
120
160
200
240
280
AC Input Voltage
图2. PIN 与VIN曲线
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利用TOP242N的开关电源电路设计[共5篇]
![利用TOP242N的开关电源电路设计[共5篇]](https://img.taocdn.com/s3/m/471718a6d5d8d15abe23482fb4daa58da0111c6d.png)
利用TOP242N的开关电源电路设计[共5篇]第一篇：利用TOP242N的开关电源电路设计利用TOP242N的开关电源电路设计开关电源基于自身的体积小巧和转换效率高的特点已在电子产品中得到了广泛的应用，特别是美国PI公司开发的TOPSwitch系列高频开关电源集成芯片的出现，使电路设计更为标准成熟、简洁便捷。
但该TOPSwitch系列的集成芯片其典型输入电压设计为不高于275V的情况下工作，在工业现场，电网的电压往往受用电负载的变化而变动，特别是负载较大时情况尤其严重，另外现场环境的干扰尖峰也会叠加在输入电压上一起进入电源电路，致使在恶劣环境下正常供电的电源芯片或其它的元件极其容易损坏。
超宽范围输入的电源可在输入80～400V的范围内正常工作，同时也为现场任意采用220V相电压或380V线电压，还是一次高压互感器出来的100V电压，均可直接使用提供了方便。
一、利用了TOP242N设计了一个实用的三路输出的开关电源，其输出分别为5V／0．6A、5V／0．1A、15V／0．15A，电路原理图如图1所示。
要求输入电压范围为交流80～400V，输出总功率约为6W左右。
1)前端电路设计当输入电压要求为AC400V时，考虑输入时电源的波动变化为±15％，则最高输入电压将达到460V左右，此输入电压经整流滤波后，其电压可达650V左右，再考虑加上输出反馈的电压Uor和漏感形成的尖峰电压叠加后其最高电压将超过800V，而该芯片的最高电压为700V，为了保证TOP242能正常安全工作，在设计前端电路时增加了一个MOS管，让MOS管与TOP242串接，并实现与TOP管同步开关来提高整体耐压。
本设计采用的MOS管是IR公司的IRFBC20，其耐压为600V，导通关断时间为几十个ns，这可以大大减少开关损耗。
MOS管的通断由TOP242N控制，这样可以使MOS管和TOP242N 内部的开关管时序保持一致，见图1。
TOP244Y中文资料
®
+ DC OUT -
D
L
CONTROL
TOPSwitch-GX
S X F
C
PI-2632-060200
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Figure 1. Typical Flyback Application.
OUTPUT POWER TABLE
230 VAC ±15%4 85-265 VAC Adapter1 Open Frame2
6.5 W 7W 7W 9W 15 W 15 W 11 W 18 W 20 W 20 W 26 W 24 W 40 W 26 W 55 W 28 W 70 W 30 W 80 W
10 W 14 W 14 W 15 W 23 W 30 W 20 W 28 W 45 W 32 W 60 W 36 W 90 W 43 W 125 W 48 W 155 W 52 W 180 W
Table 1. Notes: 1. Typical continuous power in a non-ventilated enclosed adapter measured at 50 °C ambient. Assumes 1 sq. in. of 2 oz. copper heat sink area for R package. 2. Maximum practical continuous power in an open frame design at 50 °C ambient. See Key Applications for detailed conditions. Assumes 3 sq. in. of 2 oz. copper heat sink area for R package. 3. See Part Ordering Information. 4. 230 VAC or 100/115 VAC with doubler.
基于topswitch的超宽输入隔离式稳压开关电源
基于TOPSwitch的超宽输入隔离式稳压开关电源开关电源（Switching Power Supply）自问世以来，就以其稳定、高效、节能等优良性能而成为稳压电源的主要产品。
而高度集成化的单片开关电源，更是因其高性价比、简单的外围电路、小体积与重量和无工频变压器隔离方式等优势而成为稳压电源中的佼佼者。
随着各种不同的单片开关电源芯片及其电路拓扑的应用和推广，单片开关电源越来越体现出巨大的实用价值和美好前景。
但是，TOPSwitch通常允许的输入电压变化范围为120～370V，本文尝试用它制作更宽输入电压变化范围（80～550V）的稳压电源。
实验结果证明是很成功的。
1 芯片结构及稳压原理近十几年来，美国电源集成公司（PI）、摩托罗拉公司（Motorola）、意－法半导体公司（SGS－Thomson）、美国Onsemi公司等相继推出了TOPSwitch，MC，L4970，NCP1000等不同系列的单片开关电源产品。
由于TOPSwitch系列产品性能稳定，价格实惠，故本文选择该系列中的一种芯片为核心设计制作了一种输入范围极宽的稳压电源。
该电源输入直流电压范围为80～550V，输出直流电压20V，输出功率20W。
TOPSwitch不论是三脚封装，还是DIP-8或SMB-8封装，其实质都是三端器件，分别为控制端C(Control)、源极S(Source)、漏极D(Drain)。
控制端的主要作用是，根据其电流Ic来自动调节占空比，当Ic变化时，占空比就在一定范围内变化。
源极S与芯片内部功率MOS 管源极相连，并作为初级电路的公共地。
漏极D与芯片内部功率MOS管的漏极相连。
TOPSwitch主要包括控制电压源、高压电流源、关断/自动重启动电路、并联调整器/误差放大器、带隙基准电压源、过热保护及上电复位电路、过流保护电路、振荡器、脉宽调制器、门驱动级和输出级等10个部分。
其内部结构框图如图1所示。
图1 TOPSwitch内部结构框图TOPSwitch的额定开关频率为100kHz，允许工作范围90～110kHz。
基于TOP224Y的DVD开关电源
目录前言 (1)第1章绪论 (40)1.1开关电源的定义 (40)1.2开关电源的技术分类 (40)1.3开关电源的技术追求和发展趋势 (41)1.4本论文的研究内容及意义 (43)第二章开关电源的分类以及原理 (44)2.1开关电源的分类与选择 (44)2.1.1开关电源的基本类型 (44)1. 单端反激式开关电源 (44)2. 单端正激式开关电源 (45)3. 自激式开关稳压电源 (45)4. 推挽式开关电源 (46)5. 降压式开关电源 (47)6. 升压式开关电源 (47)7. 反转式开关电源 (47)2.1.2开关电源的选择基础 (48)2.2反馈电路的类型与选择 (49)2.3开关电源的内部结构图及工作原理 (49)2.3.1开关电源的内部结构图 (49)2.3.2开关电源的基本工作原理 (50)2.3.3脉宽调制式开关电源的基本工作原理 (50)2.4TOP Switch系列芯片工作原理 (52)第三章小功率DVD开关稳压电源的设计 (54)3.1开关电源的设计流程图 (54)3.2技术指标和性能要求 (56)3.3TOP225Y 的主要性能特点和元件选择 (56)3.3.1性能特点[ (56)3.3.2线性光耦合器PC817 (57)3.3.3 T可调式精密并联稳压器TL431 (58)3.4开关电源的电路设计 (59)3.4.1 TOP224Y芯片原理 (59)3.4.2 输入整流滤波电路设计 (59)3.4.3 变压器设计 (60)3.4.4 箝位保护电路设计 (62)3.4.5 输出整流滤波电路的设计 (62)3.4.6反馈回路的设计 (63)3.4.7其他外围电路的设计 (64)3.5基于TOP224Y的开关电源原理图及工作原理 (64)3.5.1 Protel软件的介绍 (64)3.5.2基于TOP224Y的开关电源原理图 (65)3.5.3基于TOP224Y的开关电源工作原理的分析 (65)图3-14 基于TOP224Y的开关电源原理图 (67)3.6开关电源印制板的设计 .........................................错误！未定义书签。
一种12V新型本安电源的设计方案
一种12V新型本安电源的设计方案
1.引言
近年来，我国煤矿机械化、自动化程度日益提高，矿井监控、通讯、仪表自动化系统等应用日益普遍，但煤矿的特殊环境，要求煤矿电气设备必须采用本安设备。
本安电源作为矿用本安系统不可缺少的组成部分，其技术先进性和产品质量决定了本安设备的可靠性，从而直接影响到监测系统数据采集的准确性、稳定性，关系到矿井安全生产、抗灾能力和矿工安危。
2.系统整体方案
根据煤矿用直流稳压电源的标准，电源输入电压为交流127V标称值的75%~110%(即95V~140V)，输出电压的纹波电压不应超过直流输出电压12V 的5%.根据要求，本文采用TOP244Y开关电源芯片，在高频开关电源的基础上，外加过压保护电路、过流保护电路，设计了新型的12V本质安全型电源(最高开路电压12.4V、最大短路电流150mA)。
如图1所示，本系统包括以下3个部分：
开关电源电路、过压保护电路、过流保护电路。
3.硬件电路设计3.1 开关电源电路
开关电源电路将交流电127V转变成直流电23V.电路原理图如图2所示，交流电经过整流、滤波，成为纹波较大的直流电，通过高频变压器、开关电源芯片TOP244Y得到23V的直流电。
TOP244Y是Power Integration公司的TopSwitch II系列产品，它便于实现。
例(1)基于TOP224Y的单片开关电源设计分解
图2 TOP224Y单片电源电路图
一、一种基于TOP224Y的单片开关电源设计
2 设计实例 2.1 输入整流滤波电路设计
输入整流滤波电路包括交流滤波、整流、电容稳压三部分。
交流滤波采用技术成熟的∏型滤波电路，具体参数如下：去 除差模干扰的 C8、C9为0.1μF/250V；去除共模干扰的 C10、C11为
为满足TOP224Y芯片100kHz的工作频率，选用锰锌铁氧体材料的 磁芯。通常，输出功率和磁芯截面积有下面的经验公式：
Ae 0.15
PO
t
式中 Ae ——变压器磁芯的有效截面积（cm2）；
PO ——电源的输出功率（w）； t ——变压器的效率，一般取85%。
根据经验公式的计算，选择EI-28铁氧体磁芯，其有效截面积 大于 Ae 的计算值。
和最大值为：
Vmin
(2VAC min2 )
2
PO
1 2f
L
C5
tC
Vmax 2VAC max
式中 ——系统效率，可选择80%；
f L ——交流电网频率； PO ——电源输出功率。
一、一种基于TOP224Y的单片开关电源设计
2 设计实例
2.2 变压器设计
1）选磁芯
匝（N取S 整0.6后(VO） 0.7) 10 初级绕组匝数为： NP 反馈绕组匝数为：
NS
VOR VO 0.7
86
NFபைடு நூலகம்
NS
VFB 0.7 VO 0.7
8
匝（取整后） 匝（取整后）
VOR ——初级反射电压；取135V； VFB——反馈电压，取为10.4V。
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(3) G型：采用表面帖封式SMD-8B封装。 Y型封装需外加散热器，P/G型封装可借助 印刷板上公共地区域来代替散热器，将S
极焊接在敷铜板上。
❖ 漏极管脚(D):高压功率MOSFET漏极输出。
❖ 控制管脚(C):用于调节占空比的误差放大器
❖ 源极 管 脚 (S):将其连接至输出MOSFET源极可得 到高压功率回馈。
❖ 芯片内部工作原理：
❖ 电源启动时，连接在漏极和源极之间的内部高压电 流源向控制极充电，在Rs两端产生压降，经RC滤 波后，输入到PWM比较器的同相端，与振荡器产生 的锯齿波电压相比较，产生脉宽调制信号并驱动 MOSFET管，因而可通过控制极外接的电容充电过 程来实现电路的软启动。当控制极电压Uc达到5.8V 时，内部高压电流源关闭，此时由反馈控制电流向 Uc供电。
❖ 简单地说,开关电源的工作原理是: ❖ 1.交流电源输入经整流滤波成直流; ❖ 2.通过高频PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管,将那个直流加到开关变
压器初级上; ❖ 3.开关变压器次级感应出高频电压,经整流滤波供给负载; ❖ 4.输出部分通过一定的电路反馈给控制电路,控制PWM占空比,以达到稳
定输出的目的.
开关电源自20世纪70年代开始应用以来，涌现出许
多功能完备的集成控制电路，使开关电源电路日益
简化，工作频率不断提高，效率大大提高，并为电
源小型化提供了广阔的前景。早期的三端离线式脉 宽调制单片开关集成电路TOP将PWM控制器与功率 开关MOSFET合二为一封装在一起，已成为开关电 源IC发展的主流。采用TOP开关集成电路设计开关
❖ 在正常工作阶段，由外界电路构成电压负反馈控制 环，调节输出级MOSFET的占空比以实现稳压。当 输出电压升高时，Uc升高，采样电阻Rs上的误差电 压亦升高。而在与锯齿波比较后，将使输出电压的 占空比减小，从而使开关电源的电压减小。当控制 极电压低于4.8V时，MOSFET管关闭，控制电路处 于小电流等待状态，内部高压电流源重新接通并向 Uc充电，其关断/自动复位滞回比较器可使Uc保持 在4.8～5.8V之间。当开关电源的负载很轻时，能自 动将开关频率从132kHz降低到30kHz(半频模式下 则由66kHz降至15kHz)，可降低开关损耗，进一步 提高电源效率。
❖ L：为输入电压的欠压与过压检测端，该端同时还 具有远程遥控功能。
❖ F：开关频率选择端。当F端接到源极时，其开关频 率为132kHz，而当F端接到控制端时，其开关频率 为66kHz。
❖ X：外部电路流定调整端。在X端与源极之间接入不同的电 阻，则开关电流可限定在不同的数值。若R1=12kΩ，则流过 开关的电流被设定为额定值的69%；若R1=6kΩ，则为额定 值的90%；也就是说，随着R1值的增大，开关允许流过的电 流随之减小。
电源，可使电路大为简化，体积进一步缩小，成本 也明显降低。TOP24X系列开关电源芯片是目前使 用的比较多的控制芯片。
TOP 24X系列开关 电源芯片的命名和封装
1．TOP 24X开关电源的基本原理 按封装形式，TOPSwitch-GX分为三种类型： （1）Y型：采用单列直插TO-220-7C封装；
❖ 此外，TOP switch-GX系列开关也可以当作一般的三端TOP 器件使用，只要在使用时将L、X、F端同时与源极相接即可。 但此时新增用户可配置的功能将全部失效。
❖ P、G封装的TOP switch-GX系列开关没有X、F端，但新增 有M端，其功能与Y封装中的L端的功能相同。
❖ 若在L端与输入电压正端接入2MΩ的电阻，那 么，其
❖ 欠压保护值为：Vuv=100VDC ❖ 过压保护值为：Vou=450VDC
❖ 产品主要有如下性能特点：输出功率250W； 外围电路简单，成本低；在极低压或过冲情 况下能充分集成软启动；外部可编程精确电 流限制的高效率，低成本设计和功率可限电 路； 线性欠压保护，无关断干扰。
TOP 24X系列开关 电源芯片的内部结构
由于TOPSwitch集成度高,设计工作 主要针对外围电路进行:外围电路可 分为输入整流滤波电路/钳位保护电 路/变压器/输出整流滤波电路及反 馈电路5部分.
TOP 24X 开关电源芯片的典型应用
反激式高频变压器的设计
❖ 此开关电源设计的关键之一是变压器的设计。在此电路中，变压器不是 真正意义上的变压器，而更多的是一个能量存储装置。变压器的能量变 化过程为：当TOP开关管导通时，电容 两端的电压加到反激变压器的一 次侧，流过一次侧绕组的电流线性增加。 开关管导通的瞬间变压器二 次侧电流不为零，则由于二次侧感应电势反向，二极管截止，二次侧电 流变为零，然而磁心 内的能量不能突变，故一次侧电流跃变为二次侧电 流的1／K ， K为变压器变比），变压器储存能量；当 TOP开关管关断 时，电感一次侧电流由于没有回路.此时，稳压管的击穿电压因高于一次 侧的感应电势而截止而突变为零。变压器通过二次侧续流，二次侧电流 为TOP开关管关断时一次侧电流的K倍，二次侧绕组通过二极管对电容 充电，此后，流过变压器二次侧的电流线性下降。由上述开关过程分析 得出：一次侧电流和二次侧电流不是同时流动的。因此它更多地被认为 是一பைடு நூலகம்带有二次侧绕组的电感。
2.基于TOP的电路设计
❖ 2.1 输入整流滤波电路设计
❖ 整流滤波电路包括输入交流滤波、整流、电 容稳压三部分。交流滤波可使用技术成熟的 PI型滤波电路,具体参数推荐如下:去除差模干 扰的C301和C303为0.1uF/400v;去除共模干 扰的C302、C304为2200pF/400v; 采取双线 并绕，整流电路选择导通时间尽可能短,满足 电流阈值的整流桥。
基于TOP244的开关电源设计
黄飞
❖ 1.开关电源与TOP ❖ 2.基于TOP的电路设计 ❖ 3.本次电源设计心得，后语
1.开关电源与TOP
❖ 开关电源就是用通过电路控制开关管进行高速的道 通与截止．将直流电转化为高频率的交流电提供给 变压器进行变压，从而产生所需要的一组或多组电 压。转化为高频交流电的原因是高频交流在变压器 变压电路中的效率要比５０ＨＺ高很多．所以开关 变压器可以做的很小，而且工作时不是很热.成本很 低．如果不将５０ＨＺ变为高频那开关电源就没有 意义。开关变压器也不神秘．就是一个普通的变压 器.这就是开关电源.