反激式开关电源 理工科毕业设计(论文)外文翻译

华南理工大学

本科生毕业设计（论文）翻译

英文原文名

中文译名基于TOP247Y的反激式单片开关电源研制

学院华南理工大学

专业班级电气工程及其自动化

学生姓名

学生学号

指导教师

填写日期2014.1.25

英文原文版出处：The world of power supply in 2005 fifth

译文成绩：指导教师（导师组长）签名：

译文：

摘要：单片开关电源具有高集成度、高性价比、最简外围电路、最佳性能指标等特点引起了越来越多人的重视。目前，随着单片开关电源模块的应用，中、小功率开关电源正朝着短、小、轻、薄的方向发展。可广泛用于仪器仪表、计算机、家用电器（如彩电、DVD、数码像机）、自动控制等领域，为新型高效节能电源的推广与普及奠定了基础。开发各种通用型、精密型及特种单片开关电源模块，能够大大提高我国开关电源产品的科技水平和在国内外市场上的竞争能力，创造出巨大的经济效益与社会效益。

关键字：TOPSwitch 开关电源单片

一：单片开关电源的发展概况

自从人类进入电的社会，电源就诞生了，电源已是各种电子设备必不可少的重要组成部分。它直接决定了整个系统的质量、安全性等多个指标。随着科技飞速般的发展，开关电源以其特有的优势————高稳定性、高性价比、低损耗、高效率，已经在市场中占领了一席之地。开关电源的发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。目前，随着单片开关电源集成电路的应用，开关电源正朝着短、小、轻、薄的方向阳发展。上世纪末，是开关电源的一个重大转折时期，单片开关电源产生了。从那时开始，它变广泛的应用于通信、计算机、银行通信、航天等各种不同的领域之中。它的发展潜力与对未来社会的影响都将会颇深，从而，世界各国也争相的大力投入资金去发展相关科技。在此背景下，最近几年的科技成果非常喜人，国外许多著名的芯片厂家推出了一大批单片开关电源集成电路，更为新型开关电源的推广与普及奠定了良好的基础。

90年代中、后期，随着集成电路的发展，出现了各种类型的单片开关电源集成电路。它将开关电源中的脉宽控制器、功率输出级、保护电路等集成在一个芯片中，能构成高效率无须工频变压器的隔离式开关电源。比较有代表性的荷兰Philips公司2000年研制的TEA1520系列开关电源，美国Onsemi公司1998~2002年先后开发的NCP1050、NCP1000系列单片开关电源，美国Motorola公司1999年推出的MC33370系列五端开关电源，美国PI

公司于1994年最先推出了TOPSwitch系列第一代产品，被人们誉为“顶级开关电源”，1997年推出了TOPSwitch-Ⅱ系列，1998年推出了TinySwitch系列，2000年推出了TOPSwitch-FX 系列，随后又推出了TOPSwitch-GX系列，并做为主流产品加以推广。本文以TOPSwitch-GX 系列中的TOP247Y为例具体阐述其性能特点和典型设计应用。

二：TOPSwitch-GX系列六端开关电源芯片特点

设计一台单端反激式离线开关电源，涉及到电气工程的许多方面：模拟电路和数字电路的结构，双极管和MOS功率管器件的特征，磁性材料的考虑，热温升的散发，过流和过压的安全防护，控制回路的稳定性能等。这就提出了一个巨大的挑战：它的设计涉及到需要综合协调的许多可变因素。正是由于TOPSwitch的高度集成化，才使得这项设计任务被大大地简化。因为它有效的缩减了设计变数项目，并且建立了IC内部回路的稳定性，所以发展成为一种简单的逐步设计方法，使之容易遵循参照，并指引读者从TOPSwitch的设计流程图中，快速的得到较满意的结果。

在优化最佳数据和信息的过程中，可利用关键的基本工作数据作为设计指南，例如一些方程式和导向图标等。在以上三者之间，它们提供了前后相互参照的内容，让读者能开阔思路，在给定的阶段执行有关程序，实现最佳参数，这有利于深入理解和进一步优化数据。由于TOPSwitch器件电路的高度集成化，过去设计这类电源的一些争论，均在芯片中得到解决。只有少量需要调节的器件留在IC外面加以安排，这就能维持它的基本电路结构不变。

有关反馈变换器要求的特殊应用，例如恒定电流输出、恒定功率输出等，详见有关文献。对于用TOPSwitch的反馈电路，只需在基本的变换器电路结构上增加一些改进措施，因为它们都设置在IC外围。有四种不同的反馈电路形式可供选用，其中两种反馈回路是受光耦器件控制的。另外两种反馈回路是偏置绕组只接阻容（或再串二极管）加到IC。这取决于开关电源对输出电压和输出电流的要求指标。

1 TOPSwitch-GX内部主要由控制电压源、带隙基准电压源、频率抖动振荡器、脉宽调制器、并联调整器/误差比较器、门驱动级和输出级、高压功率开关管(MOSFET)、偏置电路、过流保护电路、过压、欠压检测及保护电路、过热保护电路、上电复位电路、软启动电路、轻载时自动降低开关频率电路、停止逻辑、开启电压为1V的电压比较器组成。通过高频变压器使输出端和电网实现隔离，使之具有体积小、效率高、安全可靠的特点。

2 输入交流电压范围很宽，可以是固定230VAC±15%，或者宽范围85-265VAC，但在宽范围输入情况下，最大输入功率降低40%左右。输入信号的频率范围为47-440HZ。

3 开关频率典型值为132K，在轻载时可以工作在半频工作模式，最大占空比可达80%，电源效率80%左右，最大可达到90%。

4 TOPSwitch-GX有六个引出端，它们分别是控制端C、线路检测端L、极限电流设定端X、源极S、开关频率选择端F、漏级D。控制端C具有多项功能：(1)该端电压VC为片内并联调整器和门驱动级提供偏压，(2)通过控制该端的电流来调整占空比，(3)作为电源支路与自动重启动/补偿电容的连接点，通过外接旁路电容来决定自动重启动的频率，并对控制回路进行补偿。

5 TOPSwitch工作原理通过反馈电流IC来调节占空比，从而实现稳压。比如说，当由于某种原因导致电源的输出电压VO降低时，则将经过光耦反馈电路使IC↓→D↑→VO↑，从而实现VO的稳定。

6 能有效的降低开关电源所产生的电磁干扰(EMI)。

7 外围电路简单，成本低廉，外部只需要接整流滤波器、高频变压器、漏级钳位保护电路、反馈电路和输出电路。这样能增加电路可靠性和降低成本。

三：典型设计

基于TOP247Y的24V/72W的单片反激式开关电源如图1所示。

图1：24V、72W的开关电源

输入端为110V交流，经过电磁干扰滤波器(EMI)(C1,T1),再经过由D1/D2和C2/C3组成的倍压整流电路至高频变压器的原边。R1/R2为均衡电阻，可以平衡C2/C3上的电压，避免某一电容因压降过高而被击穿。在TOP247Y导通期间，高频变压器的原边下端为负，由同名端可知此时副边储能，并不向外输出能量。当TOP247Y截止时间，副边才可以向外