TOP223Y开关电源设计实例
TOP223开关电源实际应用
TOP223开关电源实际应用工欲善其事，必先利其器。
无论做什么电子设计项目，首先要有一个稳定可靠的电源作为支撑，电源的负载能力，波纹差，波动噪声，直接关乎电路性能的好坏。
为了制作一款功率足够，性能优良的开关电源，经过查阅资料，PI公司的TOP223芯片以及其应用电路成为了我们的主要选择对象。
首先，来隆重介绍一下我们的主角——TOP223Y。
TOP223Y其脚功能及工作原理如下：D脚(3脚)内连功率开关管N沟MOSFET的漏极、开关电流限流比较器、启动用高压电流源Ih.b等。
C脚(1脚)是唯一的控制端。
这是控制占空比改变的误差放大器和反馈电流输入端，内连并联稳压调整提供正常工作时内偏置电流，也是过压保护“锁存关闭”的触发输入，还用作高路补偿外接电容器连接点。
C脚(1脚)正常最小偏置电流约2.5mA，小至1.2mA时就会进入自动再启动待式模式，上冲达45mA，就使过压保护起作用，令开关进入重复动作(自动再启动)模式，并且TOP开关内N-MOSFET截止(关闭)保护。
C脚(1脚)电压下拉到开机复位阈值(约3.3V±1V)以下，然后才能转入正常开机工作状态。
S脚(2脚)连接功率开关管N沟MOSFET的源极，也是开关电流返回端，内电路及原边电路公共接地或参考点。
A1用于过压过热保护“锁存关闭”，由开机复位电路复零开启。
A2用于限流锁存及前沿空白和最小导通延时控制，由每周期开始的时钟脉冲CK开启置位，正常工作时由PWM比较器输出复位。
内振荡时钟发生器100kHz时钟脉冲CK，还产生出PWM锯齿波SA以及最大占空比控制信号DM。
其功能包括功率MOSEFT、脉宽调制器、高压启动电路、环路补偿和故障自动保护电路。
TOP223只需要配合很少量的外部元件，与光电耦合器配合使用，便可快速设计出一款性能参数足够好的大功率开关电源。
下面使我们参考的关于TOP223开关电源设计的几篇比较好的文章【设计实例】TOP223Y开关电源设计实例分享基于TOP223Y多路单端反激式开关电源的设计方案在选择元件参数时，最重要的是高频变压器的选择与绕组参数的确定，参考前人经验有以下几种组合比较合适。
TOP223Y电源设计--实用电路
1. 12V/1A，12W电源。
IC用TOP223Y，100KHz。
磁芯：EE19，气息：0.15mm, 初级电感：950uH，初级：直径0.21单线饶110T，次级：0.41*2绕11T，反馈：8T2. 12V/1.5A，18W电源。
IC用TOP223Y，100KHz。
磁芯：EE22，气息：0.2mm, 初级电感：900uH，初级：直径0.26单线饶85T，次级：0.47*3绕10T，反馈：8T3. 12V/2A，24W电源。
IC用TOP223Y，100KHz。
磁芯：EE25，气息：0.25mm, 初级电感：850uH，初级：直径0.33单线饶85T 次级：0.47*4绕10T，反馈：8T4. 12V/2.5A，30W电源。
IC用TOP223Y，100KHz。
磁芯：PQ2020，气息：0.25mm, 初级电感：800uH，初级：直径0.33单线饶75T，次级：0.47*5绕9T，反馈：6T5. 12V/3A，36W电源。
IC用TOP224Y，100KHz。
磁芯：EC28，气息：0.25mm, 初级电感：730uH，初级：直径0.33单线饶60T，次级：0.47*5绕8T，反馈：5T6. 12V/4.2A，50W电源。
IC用TOP224Y，100KHz。
磁芯：PQ2620，气息：0.25mm, 初级电感：700uH，初级：直径0.33单线饶50T，次级：0.47*8绕6T，反馈：4T7. 12V/5A，75W电源。
IC用TOP225Y，100KHz。
磁芯：PQ2625，气息：0.3mm, 初级电感：600uH，初级：直径0.41单线饶48T，次级：0.47*8绕6T，反馈：4T8. 12V/8.1A，100W电源。
IC用TOP227Y，100KHz。
磁芯：EC35，气息：0.35mm, 初级电感：550uH，初级：直径0.41*2饶45T，次级：0.47*15绕6T，反馈：4T9. 12V/10A，120W电源。
基于top222y的单片开关电源的设计 (1)
百度文库- 让每个人平等地提升自我！摘要采用PWM控制器和MOSFET功率开关一体化的集成控制芯片是新一代开关电源设计的重要特点和趋势。
本文介绍了三端PWM/MOSFET二合一集成控制器件TOPSwitch 系列的工作原理及其在开关电源设计中的应用，同时也介绍了与TOPSwitch相匹配的高频功率变压器的设计。
其中， PWM控制器和变压器的设计是开关电源设计的关键。
在研究了单片开关电源的工作原理基础之上，采用TOP222Y芯片设计了输出为5V/2A 小功率单片式开关电源电路及高频变压器；并对电路中的一些元器件的参数进行了计算和选择。
该电路基本能满足设计的要求。
通过毕业设计，即巩固了所学的知识，又得到了一次实践的锻炼。
关键词：开关电源、脉宽调制、TOP222Y目录第一章 序言 01.1 开关电源的发展 01.2 单片开关电源芯片及应用［1］ 0第二章 单片开关电源工作原理 (2)2.1开关电源的工作原理 (2)2.2 单片开关电源的工作原理 (3)第三章 基于TOP222Y 单片开关电源的设计 (5)3.1 TOP222Y 的工作原理［2］ (5)(1)控制电压源:控制电压Uc 能向并联调整器和门驱动极提供偏置电压，而控制端电流Ic 则能调节占空比。
控制端的总电容用Ct 表示，由它决定自动重起动的定时，同时控制环路的补偿，Uc 有两种工作模式，一种是滞后调节，用于起动和过载两种情况，具有延迟控制作用；另一种是并联调节，用于分离误差信号与控制电路的高压电流源。
刚起动电路时由D--C 极之间的高压电流源提供控制端电流Ic ，以便给控制电路供电并对Ct 充电。
(6)(2)带隙基准电压源:带隙基准电压源除向内部提供各种基准电压之外，还产生一个具有温度补偿并可调整的电流源，以保证精确设定振荡器频率和门极驱动电流。
(6)(3)振荡器:内部振荡电容是在设定的上、下阈值U H 、U L 之间周期性地线性充放电，以产生脉宽调制器所需要的锯齿波（SAW ），与此同时还产生最大占空比信号(Dmax)和时钟信号(CLOCK)。
基于TOP227Y芯片的开关电源设计
基于TOP227Y芯片的开关电源设计开关电源是一种常见的电源设计，其基于TOP227Y芯片可以使得设计更加简单和可靠。
本文将从开关电源的基本原理、芯片的特性以及设计例子等方面进行详细介绍。
一、开关电源的基本原理开关电源是通过开关闭合来实现输入电源的调节，从而输出稳定的直流电压。
其主要由输入滤波电路、整流电路、变压器、开关管、输出滤波电路等部分组成。
1.输入滤波电路：主要用于过滤输入电源中的噪声和干扰。
常见的滤波元件有电容和电感，通过它们的组合可以实现对不同频率的干扰信号的滤除。
2.整流电路：主要用于将交流输入电源转换为直流电压，在开关电源中常使用整流桥进行整流操作。
3.变压器：开关电源中的变压器主要用于进行电压的转换和隔离，通过变压器的变比可以实现输入和输出电压的变换。
4.开关管：开关电源中的开关管控制着开关电源的输出状态，一般使用功率开关管如MOSFET进行开关操作。
5.输出滤波电路：用于对开关电源的输出进行滤波，使输出电压更加稳定。
二、TOP227Y芯片的特性TOP227Y芯片是一款高性能的开关电源集成芯片，具有以下特性：1.高集成度：TOP227Y芯片内部集成了PWM控制器、电流限制器、过温保护、短路保护等多种保护功能，能够有效保护电源和负载。
2.宽输入电压范围：TOP227Y芯片支持宽输入电压范围，适用于各种不同的应用场景。
3.高效率：TOP227Y芯片采用了高速开关技术和高效的PWM控制算法，能够实现高效节能的电源设计。
4.低功耗待机模式：TOP227Y芯片内置了低功耗待机模式，能够进一步降低电源系统的功耗。
三、基于TOP227Y芯片的开关电源设计例子下面以一个基于TOP227Y芯片的12V输出开关电源设计为例，进行详细说明：1.输入电压范围：100V~240V，输出电压：12V，输出电流：1A。
2.选择合适的变压器：根据输入电压范围选择合适的变压器，变压器的变比需要满足输出电压与输入电压的关系。
最新TOP223Y开关电源设计
T O P223Y开关电源设计多路输出式单片开关电源的电路设计（单片开关电源技术讲座之三）河北科学大学沙占友庞志锋武卫东（石家庄050054）摘要：单片开关电源是国际上90年代才开始流行的新型开关电源芯片。
本文阐述其多路输出式电路设计方法。
关键词：单片开关电源多路输出电路设计中图法分类号：TN86文献标识码：A文章编号：0219－2713(2000)10－545－04许多家电产品（如电视机、机顶盒解码器、录像机）都需要由多路稳压电源来供电。
在电子仪器、自控装置中也要给各种模拟与数字电路提供多路电源。
利用单片开关电源可实现多路电压输出。
下面通过一个典型实例来详细介绍多路输出式开关电源的优化设计。
1电路设计方案1．1确定多路输出的技术指标假定要设计的开关电源具有三路输出：主输出UO1（5V，2A，10W）,辅助输出为UO2（12V，1.2A，14.4W）和UO3（30V，20mA，0.6W）。
总输出功率为25W。
技术指标详见表1。
各路输出的稳压性能对于电路结构和高频变压器的设计至关重要。
通常，主输出的稳定性要高于辅助输出。
现将＋5V作为主输出，专门供CMOS，TTL数字电路使用，其负载调整率SI≤±1％，其余两路优于±5％。
1．2确定反馈电路多路输出的反馈电路有四种类型：基本反馈电路；改进型基本反馈电路；配稳压管的光耦反馈电路；配TL431的光耦反馈电路。
以第四种电路的稳压性能为最佳。
利用表2可选定反馈电路。
需要指出，多路输出要比单路输出的SI值高，并且主输出指标优行辅助输出。
表2可供多路输出选择的四种反馈电路馈电路 配TL431的光耦反馈电路±1％≤5％由TL431提供高稳定度的参考电压，主输出作为主要反馈信号，其余各路输出按一定比例反馈。
（1）基本反馈电路是利用反馈绕组间接获取输出电压的变化信号，因此不需要使用光耦合器。
该方案的电路最为简单，但开关电源的稳定性不高，难于把负载调整率SI 降至±5％以下。
TOP223Y中文资料
12 W
7W
8L PDIP (P) or 8L SMD (G) Package2
PART ORDER NUMBER
Single Voltage. Input3 100/115/230 VAC ±15%
P 5,6 MAX
Wide Range Input 85 to 265 VAC
P 5,6 MAX
TOP221P or TOP221G
storage capacitance, etc. 7. Refer to key application considerations section when using TOPSwitch-II in an existing TOPSwitch design.
July 2001
元器件交易网 TOP221-227
Pin Functional Description
DRAIN Pin: Output MOSFET drain connection. Provides internal bias current during start-up operation via an internal switched highvoltage current source. Internal current sense point.
POWER-UP RESET
S
Q
R
Q
-
S
Q
R
Q
VILIMIT
CONTROLLED TURN-ON GATE DRIVER
LEADING EDGE
BLANKING
MINIMUM ON-TIME DELAY
SOURCE
Figure 2. Functional Block Diagram.
一种基于TOP224Y的单片开关电源设计
一种基于TOP224Y的单片开关电源设计开关电源是一种利用电子开关器件（MOSFET、BJT等）控制开关管的导通和截止，通过变压器和滤波电路将交流电转换为所需直流电压和电流的电源装置。
TOP224Y是Power Integrations公司生产的一款集成开关电源控制电路芯片，具有宽工作电压范围、高效率和保护功能等特点，适用于AC/DC和DC/DC应用。
本文将设计一种基于TOP224Y的单片开关电源，包括输入电路、整流滤波电路、功率开关电路、恒流控制电路和输出电路等部分。
一、输入电路设计：1.选择合适的输入电压范围，根据具体应用需求选择220V或110V交流电。
TOP224Y的工作电压范围为85VAC至265VAC。
2.接入电源线路，需要注意线路的接线安全性，使用绝缘电源插头和标准线路。
此外，还需考虑过压、过流、过温等保护电路，保证设备的可靠性和安全性。
二、整流滤波电路设计：1.整流器：使用桥式整流电路，将交流电转换为直流电，提供给后续的功率开关电路。
TOP224Y的输入电流范围为15mA至30mA。
2.滤波器：使用电容和电感构成的滤波器，对整流后的直流电进行滤波，减小电源电流的纹波幅度，提供稳定的直流电源。
需根据应用需求选择合适的电容和电感值。
三、功率开关电路设计：1.选择合适的功率开关器件，TOP224Y支持外接MOSFET或BJT作为功率开关管。
根据应用需求选择合适的开关器件，考虑其导通电阻、耐压能力和响应速度等指标。
2.设计开关电路的驱动电路，将TOP224Y的控制信号转换为开关管的驱动信号，保证开关管的灵敏性和可靠性。
四、恒流控制电路设计：1.根据应用需求，设计合适的恒流控制电路，保证输出电流的稳定性和精度。
TOP224Y具有电流限制和恒流模式功能，可根据具体应用要求进行设计。
2.根据实际需求，选择合适的反馈电路，将输出电流与参考电流进行比较，通过反馈信号控制TOP224Y，实现恒流输出控制。
基于TOP233Y芯片的多路输出开关电源
文章编号:1672-7010(2004)01-0023-03基于TO P233Y 芯片的多路输出开关电源刘红秀,廖建兴(邵阳学院电气信息工程学院,湖南邵阳 422004)摘要:介绍了一种采用T OP233Y 芯片设计的多路输出反激式开关电源.根据T OP233Y 芯片的特性给出了单端反激式开关电源的工程设计方法,并阐述了PC B 印刷线路板的设计要点.关键词:T OPS iwtch -FX;反激;脉宽调制中图分类号:T M41 文献标识码:AA Switching Pow er Supply of Multiple OutputB ased on TOP233YLI U H ong -xiu ,LI AO Jian -xing(Department o f Electrical Engieering ,Shaoyang Univer sity ,Shaoyang ,Hunan 422004)Abstract :This paper presents a multi -output switching power supply which is designed by using a chip named T OP233Y.Based on the features of the chip ,the paper provides a method for developing a single -ended flyback switching power supply.The design of the external cir 2cuit is analysed and discussed ,a detailed developing method is put forward.And the paper expounds s ome key points in reas onably structuring a PC B.K ey w ords :T OPS witch -FX;flyback ;PW M收稿日期:2003-10-14作者简介:刘红秀(1973- ),女,湖南省洞口县人,邵阳学院电气信息工程学院讲师. 1 概述随着脉宽调制(PW M )技术的不断发展与完善,开关稳压电源以其极高的性价比在空间技术、计算机、通信、家电等领域内得到了广泛的应用.美国POWER 公司新推出第三代单片开关电源———T OPS witch -FX 芯片,它与一般开关电源(如UC3842+M OSFET 或T DA4605+M OSFET )相比,具有外围元件少,开发周期短,成本低,系统可靠性高,是目前设计250W 以下高效率、多功能、单路或多路输出反激式开关电源的最佳选择.2 电路设计图1是采用该系列芯片设计的具有五路输出反激式开关电源.这五路输出分别为+30V Π100m A 、+18V Π550m A 、+5V Π2.5A 、+3.3V Π3A 、5V Π100m A.当固定输入电压220V AC (±15%)时,估算总输出功率为38.5W;当采用宽范围输入(185V ～265V AC )时,估算总输出功率降至25W.由于T OPS witch -FX 芯片集成度高,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.根据次级输出功率的总和来选择适当的T OPS witch -FX 芯片.2.1 输入整流滤波电路确定整流滤波电路包括输入交流滤波、整流、电容直流滤波三部分.交流滤波电路使用简单的E MI 型滤波器,具体参数推荐如下:抑制差模干抗的电容C6选用0.1～1μF ;互感滤波器L1为15～25mH ,采取在高频磁芯上双线并绕制成.整流电路可选择耐压400V 以上、满足电流阀值的桥堆.在固定交流输入电压条件下,电容C1的容量由次级输出的总功率决定,参考值为33～47μF.若桥堆中二极管导通时间t C =3ms ,由式(1)可得出电容耐压值:V min =2V 2AC min -2P 0(12f L-t C )ηC 1(1)式中:η———开关电源的效率,一般选为85%f L ———市电频率(50H z )第1卷 第1期邵阳学院学报(自然科学版)V ol.1.N o.12004年3月Journal of Shaoyang University (Natural Sciences )Mar.2004图1 电路设计图 2.2 变压器设计(1)磁芯类型 为满足T OPS witch-FX芯片130kH z的工作频率选用锰锌铁氧体.磁芯的形状(如EI、EE等),应尽可能选择圆形磁芯以减小漏感.(2)最大占空比(D max)由公式(2)给出最大点空比:D max=V OR V OR+(V min-V DS)(2)式中:V OR———次级反射到初级的反射电压,可选135V V DS———T OPS witch-FX通态电压,可选5V到10V(3)变压器初级自感L P可由式(3)得到:L P=ηVminD max2P O f(3)式中:P o———输出总功率f———T OPS witch-FX的开关频率,f=130kH z(4)导线截面积 由流过各绕组的平均电流(I AVG)、峰值电流(I P)、均方根电流(I RMS)、纹波电流(I R)确定电源工作在连续模式或不连续模式下.(5)每匝电压值 工作在反激状态下,绕组输出电压与每匝电压值成正比,确定各绕组匝数N前需确定每匝电压值.(6)变压器初、次级匝数 变压器匝数可从选择次级绕组匝数开始.对于输入电压为交流220V(±15%)电压,次级选择0.6NΠV能满足要求.根据变比,再确定初级匝数.2.3 输出整流滤波电路确定输出整流滤波电路由整流二极管和滤波电容构成.输出整流二极管的开关损耗占电源损耗的六分之一,是影响开关电源效率的主要因素,包括:正向导通损耗和反向恢复损耗.由于肖特基二极管导通时正向压降较低,因此具有更低的正向导通损耗.此外,肖特基二极管反向恢复时间短,在降低反向恢复损耗以及消除输出电压中的纹波方面有明显的性能优势,因此选用肖特基二极管作为整流二极管.参照最大反向峰值电压选取肖特基二极管,次级各绕组的最大反向峰值电压由式(4)获得:V XM=V X+(V maxN XN P)(4)式中:V X M、V X、N X———X路输出的最大反向峰值电压、输出电压、绕组匝数N P———初级匝数V max———变压器初级输入最大电压,V max=2V ACmax对输出滤波电容,ESR(等效串联阻抗)和纹波电流是它的两个重要参数.当电容两端小于35V时,ESR只与电容的体积有关.在保证控制环路的带宽足够的前提下,应选择耐压值高和容值低的滤波电容.纹波电流的计算公式为:I RIPP L E=I2SRMS-I2O(5)式中:I SRMS———各绕组输出的均方根电流I o———各绕组输出的额定电流若滤波效果不理想,可以在下级再串联一个L、C 滤波环节.根据经验,L取3.3μH左右,电容选择根据次级输出电流的大小来确定.2.4 钳压齐纳管(VD Z1)和阻断二极管(V D1)的选择每个开关周期内,T OPS witch-FX的关断将导致变压器漏感产生尖峰电压.VD1和VD z1构成的钳位电路防止了此电压对T OPS witch-FX的损坏,VDz1和VD1的选择由反射电压VOR 决定.V OR推荐值为135V,VR1钳位电压V C LO可由经验公式V C LO=1.5V OR得出,VD1的耐压值应大于V max并选择快速恢复24 邵阳学院学报(自然科学版)第1卷二极管.2.5 反馈电路选择反馈回路的形式依据输出电压精度而决定,本方案使用的“光耦+T L431”可以把输出电压精度控制在±0.2%以内.电压反馈信号经分压网络(R6、R7、R8)引入T L431的Ref端,转化为电流反馈信号,经过光耦隔离后输入T OPS witch-FX 的控制端.光耦工作在线性状态,起隔离作用.如果光耦的CTR(电流放大率)上限超过200%,容易造成T OP223Y过压保护.相反,若CTR下限小于40%,占空比D将不能随反馈电流的增大而减小,从而导致过流.因此,应选取CTR范围接近100%的光耦.本方案选择LT V817A(80%～120%).3 PCB印制板设计注意事项一个好的印刷电路板(PC B)设计对于获得较低的电磁辐射是必要的.虽然T OPS witch-FX是目前集成度最高的开关电源芯片,它大大减化了开关电源的设计及要求,但T OPS2 witch-FX开关频率较高(130kH z),因此设计仍然需要特别注意.一般要求遵循以下原则.(1)布线时,不能只考虑线是否布通,如果布线布局不合理,可能带来严重的射频辐射,干扰负载及其它用电设备的正常工作.因此将PC B板分为输入电路、PW M控制电路、输出电路三部分布置.PC B板上元件接地面要保证充分接地,减小寄生电容的影响.(2)合适的元件布局.外围元件以T OPS witch-FX芯片为中心,各元件紧靠其周围,尽可能减小分布参数的影响.需要注意的是开关变压器的布局非常重要,它的漏感会产生尖峰电压,直接影响开关电源的电磁辐射.要求T OPS witch-FX芯片的D极尽可能靠近开关变压器初级线圈的引线,并在T OPS witch-FX芯片的D极与S极之间加RC串联网络用于高频消振.(3)布线时,滤波电容的引线要尽可能短,接地要尽量粗,除减小压降外,还可减小纹波电压,提高开关电源的稳定性.(4)开关电源对电网中的杂波干扰很敏感,因此若将输入E MI滤波电路做得好,可大大减小电网与开关电源之间的相互影响.合理选择E MI(C6、L1)的参数,可使开关电源辐射达到CISPR22(FCC B)国际标准.4 结论基于T OP233Y芯片的多路输出开关电源与传统的一般开关电源相比,具有外围元件少,容易开发利用,性价比高的特点,且该电源在VC D、DVD等激光视听产品中作了试用,实际工作中性能稳定可靠.参考文献:[1] 沙占友.第三、四代单片开关电源应用指南[A].电子报合订本下册[M].成都:四川科技出版社.2002.[2] 何希才.新型开关电源及其应用[M].北京:人民邮电出版社,1996.[3] 胡存生,胡鹏.集成开关电源的设计制作调试与维修[M].北京:人民邮电出版社,1995.(上接第1页) x n(t)→x(t),x n(t)→y(t)(n→∞),由点态收敛极限的唯一性,y(t)≡x(t),即y=x,从而(x,y)∈G(I),故I是闭算子.此时I-1也是闭算子[1].由闭图象定理,I与I-1均连续,故X与Y拓扑同胚,即Γ1 =Γ2.是否存在这样的完全拓扑空间(B(I),Γ3),使得Γ0 <Γ3<Γ2?由上所述,这种Γ3只能在范数拓之外去寻找.我们饶有兴趣的是线性空间C(I)及其在某种拓扑Γ下的完备性.Z=(C(I),Γ)是不完备的.根据函数的贝尔分类,任何一个I上的第一类函数,均可表为Z中函数列的极限[2],而这种函数的间断点分布可能是相当复杂的[3].(C(I),Γ0)是完备的,但均匀收敛并非连续函数列极限连续的必要条件.Arzela给出了一个连续函数列极限连续的充要条件,其拓扑Γ3基于一种强于点态收敛且弱于均匀收敛的收敛性———广义的半均匀收敛性[4].这个Γ3符合Γ0<Γ3<Γ2.由前面所述,Γ3不可能是范数拓扑.参考文献:[1] 定光桂.巴拿赫空间引论[M].北京:科学出版社,1984.322.[2] И.П.那汤松.实变函数论(中译本)[M].北京:人民教育出版社,1962.439.[3] 汪 林.实分析中的反倒[M].北京:高等教育出版社,1989.45.[4] 菲赫金开尔茨.微积分学教程(中译本)[M].北京:人民教育出版社,1954.391～396.第1期刘红秀,廖建兴:基于T OP233Y芯片的多路输出开关电源25 。
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多路输出式单片开关电源的电路设计（单片开关电源技术讲座之三）河北科学大学沙占友庞志锋武卫东（石家庄050054）摘要：单片开关电源是国际上90年代才开始流行的新型开关电源芯片。
本文阐述其多路输出式电路设计方法。
关键词：单片开关电源多路输出电路设计中图法分类号：TN86文献标识码：A文章编号：0219－2713(2000)10－545－04许多家电产品（如电视机、机顶盒解码器、录像机）都需要由多路稳压电源来供电。
在电子仪器、自控装置中也要给各种模拟与数字电路提供多路电源。
利用单片开关电源可实现多路电压输出。
下面通过一个典型实例来详细介绍多路输出式开关电源的优化设计。
1电路设计方案1．1确定多路输出的技术指标假定要设计的开关电源具有三路输出：主输出UO1（5V，2A，10W）,辅助输出为UO2（12V，1.2A，14.4W）和UO3（30V，20mA，0.6W）。
总输出功率为25W。
技术指标详见表1。
各路输出的稳压性能对于电路结构和高频变压器的设计至关重要。
通常，主输出的稳定性要高于辅助输出。
现将＋5V作为主输出，专门供CMOS，TTL数字电路使用，其负载调整率SI≤±1％，其余两路优于±5％。
1．2确定反馈电路多路输出的反馈电路有四种类型：基本反馈电路；改进型基本反馈电路；配稳压管的光耦反馈电路；配TL431的光耦反馈电路。
以第四种电路的稳压性能为最佳。
利用表2可选定反馈电路。
需要指出，多路输出要比单路输出的SI值高，并且主输出指标优行辅助输出。
表2可供多路输出选择的四种反馈电路配TL431的光耦反馈电路±1％≤5％由TL431提供高稳定度的参考电压，主输出作为主要反馈信号，其余各路输出按一定比例反馈。
（1）基本反馈电路是利用反馈绕组间接获取输出电压的变化信号，因此不需要使用光耦合器。
该方案的电路最为简单，但开关电源的稳定性不高，难于把负载调整率SI降至±5％以下。
若仅为改善轻载时的负载调整率，可在输出端并联一只合适的稳压管，使其稳定电压UZ=U01，此时轻载下的SI<± 5％。
（2）改进型（亦称增强型）基本反馈电路其特点是在反馈电路中串联一只22V的稳压管，再并联一只0.1μF 电容器。
主输出辅助输出总输出功率PO 第1路第2路第3路UO1（V）IO1（A）PO1(W) UO2（V）IO2（A）PO2(W) UO3(V) IO3(mA) PO3(W)＋5(±5％) 0.4～2.010＋12(±10％)0.12～1.2014.4＋30(±10％)10～20 0.6 25W表1多路输出的技术指标图1多路输出式25W开关电源的电路（3）配稳压管的光耦反馈电路它是利用一只稳压管的稳定电压作为次级参考电压。
由稳压管的稳定电压（UZ）、光耦合器中LED的正向压降（UF）和用于控制环路增益的串联电阻R1上的压降（UR1）这三者之和，来决定输出电压值。
当UZ的偏差小于2％时，能将主输出的负载调整率控制在±2％以内，该电路的缺点是参考电压的稳定度不高，并且只对主输出进行反馈，其他各路辅助输出未加反馈，因此辅助输出的电压稳定性较差。
（4）配TL431的多路输出光耦反馈电路其特点是：①利用TL431型可调式精密并联稳压器构成次级误差电流放大器，再通过光耦合器对主输出进行精确的调整；②除主输出作为主要的反馈信号之外，其他各路辅助输出也按照一定比例反馈到TL431的2.50V基准端，这对于全面提高多路输出式开关电源的稳压性能具有重要意义，也是单片开关电源的一项新技术。
1．3设计开关电源电路根据上述原则设计成的多路输出式25W开关电源的电路，如图1所示。
该电路采用一片TOP223Y型三端单片开关电源，交流输入电压范围是85V～265V。
高频变压器的次级有3个独立绕组，仅在主输出端（＋5V）设计了带TL431的光耦反馈电路。
多路输出式开关电源有两种工作方式：（1）不连续模式（DCM），其优点是在同等输出功率的情况下，高频变压器能使用尺寸较小的磁芯；（2）连续模式（CCM），其优点是能提高TOPSwitch的利用率。
多路输出式开关电源一般选择连续方式，因高频变压器尺寸不再是重要问题，此时需关注的是多个次级绕组如何与印制电路实现最佳配合。
2多路输出式高频变压器的设计高频变压器采用EE29型铁氧体磁芯，其有效磁通面积SJ=0.76cm2。
留出的磁芯气隙宽度δ=0.38mm。
骨架有效宽度为26mm。
初级绕组采用0.3mm漆包线绕77匝，反馈绕组用0.3mm漆包线绕9匝。
次级绕组有两种绕制方法，一种是分离式绕法，图2次级绕组的两种绕制方法（a）分离式绕法(b)堆叠式绕法另一种是堆叠式绕法。
表3列出二者的优缺点，可供表3次级绕组两种绕法的比较绕制方法优点缺点分离式绕法排列具有灵活性，可将输出电流较大的某一路输出靠近初级，能把漏感引起的能量损失减至最小。
1因漏感较大，在输出滤波电容上会产生峰值充电效应，导致轻载下的负载调整率变差。
2制造成本较高。
3骨架上的引脚较多（共6个）。
堆叠式绕法1能加强磁耦合。
2能改善轻载时的稳压性能。
3骨架上的引脚较少（仅4个）。
4制造成本低。
1电压最低（或最高）的绕组须靠近初级。
2为降低大电流时的漏感缺乏灵活性。
参考。
图2分别示出它们的结构。
分离式的每个绕组上仅传输与该路特定负载有关的电流。
因3个次级绕组互相独立，故在确定各绕组的排列顺序上有一定灵活性。
现考虑到5V（2A）和12V（1.2A）输出绝大部分的功率，因此可将这两个绕组中的一个靠近初级。
最佳排列顺序是先绕5V，再绕12V，最后绕30V，使次级各绕组之间耦合最好，漏感最小。
反之，若将30V绕组紧靠初级，由于5V及12V漏感较大，就会降低电源效率，并且增加干扰。
堆叠式绕法是变压器生产厂家经常采用的方法。
其特点是由5V绕组给12V绕组提供部分匝数及接地端；而30V绕组中则包含5V、12V绕组和新增加的匝数。
各绕组的线径必须满足该路输出电流与其他路输出流过它上面电流总和的要求。
堆叠式绕法的技术先进，不仅能节省导线，减少绕组体积和降低成本，还可增加绕组之间的互感量，加强耦合程度。
举例说明，当5V输出满载，而12V和30V输出轻载时，由于5V兼作12V、30V的一部分，因此能减小这些绕组的漏感，可以避免因漏感使12V和30V输出电路中的滤波电容被尖峰电压充电到峰值（亦称峰值充电效应），而引起输出电压不稳定。
堆叠式绕法的不足之处是在确定哪个次级绕组靠近初级时，灵活性较差。
现将5V绕组作为次级绕组的始端。
在绕制时，特别推荐将多股导线并联后平行绕在骨架上。
这样，能保证良好的覆盖性，增强初级与次级的耦合程度。
在计算次级各绕组的匝数时，可取相同的“每伏匝数”。
每伏匝数Nv由下式确定：（1）单位是“匝数/V”。
将NS=4匝，UO1=5V，UF2=0.4V(肖特基整流管压降)代入上式得到，Nv=0.74匝/V。
由此可计算其他绕组的匝数。
对于12V输出，已知UO2=12V，UF2=0.7V（快恢复整流管压降），因此N12=0.74匝/V×（12V＋0.7V）=9.4匝。
实取9匝。
对于30V输出，因UO3=30V，UF3=0.7V（硅整流管压降），故N30=0.74匝/V×（30V＋0.7V）=22.7匝。
实取22匝。
在选取输出整流管的参数时，应遵循以下原则：管子的额定工作电流（IF）至少为该路最大输出电流的3倍；管子的最高反向工作电压（URM）必须高于最低耐压值（UR）。
根据上述原则所选输出整流管的型号及参数，见表4。
由表可见，所选整流管的技术指标均留有一定的余量。
表4各路输出整流管的选择规定指标整流管型号与参数输出电压最大输出电流（A）最低耐压（V）型号IF（A）VRM（V）5V 2.0A 30V MBR745 7.8A 45V12V 1.2A 70V MUR420 4.0A 200V30V 20mA 170V UF4004 1.0A 400V3多路输出单片开关电源的改进方案图1所示开关电源电路，仅从5V主输出上引出反馈信号，其余各路未加反馈电路。
这样，当5V输出图3由5V和12V输出同时提供反馈的电路图4改进前后负载特性曲线的比较的负载电流发生变化时，会影响12V输出的稳定性。
解决方法是给12V输出也增加反馈，电路如图3所示。
在12V输出端与TL431的基准端之间并上电阻R6，并将R4的阻值从10kΩ增至21kΩ。
由于12V输出亦提供一部分反馈信号，因此可改善该路的稳定性。
在改进前，当5V主输出的负载电流从0.5A变化到2.0A（即从满载电流的25％变化到100％）时，12V输出的负载调整率SI=±2％；经改进后，SI=1.5％。
改进前后的负载特性曲线如图4所示。
下面介绍12V输出的反馈电路设计方法。
12V输出的反馈量由R6的阻值来决定。
假定要求12V输出与5V输出的反馈量相等，各占总反馈量的一半，即反馈比例系数K=50％。
此时通过R6、R4上的电流应相等，即IR6=IR4。
TL431的基准端电压UREF=2.50V。
改进前，全部反馈电流通过R4，因此改进后，50％的电流从R6上通过，即IR6=250μA/2=125μA。
R6的阻值由下式确定：(2)将UO2=12V，UREF=2.50V,IR6=125μA代入（2）式中得到R6=76kΩ，可取标称阻值75kΩ。
由于IR4已从250μA减至125μA，因此还须按下式调整R4的阻值：（3）将UO1=5V，UREF=2.50V,IR4′=125μA代入（3）式中得到，R4=20kΩ。
考虑到接上R6之后，5V输出的稳定度会略有下降，应稍微增大R4阻值以进行补偿，实取R4=21kΩ。
需要说明两点：①K≠50％时，可按下式计算R6阻值（4）②参照上述方法还可以给30V输出增加反馈电路。
TOPSwitch单片开关电源的原理与应用[编者按]虑及当前电源技术的发展，单片型开关电源已开始流行，并且具有强大的生命力，为此我们特邀国内著名科技图书作者沙占友教授等撰写这篇讲座稿，计划连载5期，以飨读者。
本文也是本刊今年第6期P.271《集成稳压器的应用技术》讲座的继续。
(单片开关电源技术讲座之一)河北科技大学沙占友张英黄丽敏（石家庄050054）摘要：三端单片开关电源是目前国际90年代才开始流行的新型开关电源芯片。
本文阐述其性能特点、工作原理及两种典型应用电路。
关键词：单片开关电源脉宽调制误差放大器光耦反馈The Principle and Application of TOPSwitchSingle chip Switching Power Supply Abctract:Three ends single chip switching power suply is a new type switching power supply core which has been popular since 1990. This paper introduces properties and principle of the core as well as two types of applicational circuit.Keywords: Single chip switching power supply,PWM,Error amplifler,Optical courling, Feedback中图法分类号：TM94文献标识码：A文章标号：02192713(2000)0842404单片开关电源具有单片集成化、最简外围电路、最佳性能指标、能构成无工频变压器开关电源等显著优点。