48V24W电源实验设计方案.doc

48V24W电路实验设计方案 运用PI Expert设计的一个48V24W稳压电源，采用反激拓扑结构，使用TOPSwitch-HX系列中的TOP254EN控制芯片进行反馈控制。其电路图如下： 其电路布局图为： TOP254控制芯片资料 一、概述 TOPSwitch-HX以经济高效的方式将一个700V的功率MOSFET、高压开关电流源、PWM控制器、振荡器、热关断保护电路、故障保护电路及其它控制电路集成在一个单片器件内。 TOPSwitch-HX除了像三端TOPSwitch一样，具有高压启动、逐周期电流限制、环路补偿电路、自动重启动、热关断等特性外，还综合了多项能降低系统成本、提高电源性能和设计灵活性的附加功能。此外，TOPSwitch-HX采用了专利高压CMOS技术，能以高性价比将高压功率MOSFET和所有低压控制电路集成到一片集成电路中。 TOPSwitch-HX使用了频率、电压监测和外部流限（仅限Y和E封装）三个引脚、电压监测和外部流限（仅限M封装）两个引脚或一个多功能引脚（P和G封装），以实现一些新的功能。将如上引脚与源极引脚连接时，TOPSwitch-HX以类似TOPSwitch的三端模式工作。然而，在此种模式下，TOPSwitch-HX仍能实现如下多项功能而无需其他外围元件：1.完全集成的17 ms软启动，通过从低到高扫描限流点和频率以限制启动时的峰值电流和电压，可以显著降低或消除大多数应用中的输出过冲。 2.最大占空比(DCMAX)可达78%，允许使用更小的输入存储电容，所需输入电压更低或具备更大输出功率能力。 3.采用多模式工作，可以优化和提高整个负载范围内的电源效率，同时保持多路输出电源中良好的交叉稳压精度。 4.采用132 kHz的开关频率，可减少变压器尺寸，并对EMI没有显著影响。 5.频率调制降低了高负载条件下全频模式下的EMI。 6.迟滞过热关断功能确保器件在发生热故障时自动恢复。滞后时间较长可防止电路板过热。 7.采用缺省引脚及引线的封装，可提供更大的漏极爬电距离。 8.降低自动重启占空比和频率可以增强在开环故障、短路或电压失调状况下对电源和负载的保护能力。 9.功率系数(I2f)、限流点降低系数、PWM增益和热关断阈值的容差更为严格。 二、Y封装形式时的内部结构 三、各引脚功能描述： 1.电压监测(V)引脚（仅限Y和M封装)： 是过压(OV)、欠压(UV)、降低DCMAX的线电压前馈、输出过压保护(OVP)、远程开／关和器件重置的输入引脚。连接至源极引脚则禁用此引脚的所有功能。电压监测(V)引脚通常用于线电压检测，通过一个4 MΩ电阻与经整流的高压直流总线连接，能设定过压(OV)/欠压(UV)和降低DCMAX的双斜率线电压前馈。在此模式之下，电阻值确定OV/UV的阈值，且DCMAX开始呈双斜率线性减少，提高了线电压纹波抑制。此外，它还提供其它阈值来设定锁存和迟滞输出过压保护(OVP)。此引脚还可通过IUV阈值用于远程开／关。 2外部流限(X)引脚（用于Y、M、E和L封装)： 外部流限调节和远程开／关控制的输入引脚。连接至源极引脚则禁用此引脚的所有功能。 3. 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。与内部并联调整器相连接，提供正常工作时的内部偏置电流。也用作电源旁路和自动重启动／补偿电容的连接点。 控制引脚是提供供电和反馈电流的低阻抗节点。在正常工作期间，分路稳压器用来将反馈信号从供电电流中分离出来。控制引脚电压VC是控制电路（包括MOSFET栅极驱动在内）的供电电压。应在控制极及源极引脚间就近放置一个外部旁路电容以提供瞬时栅极驱动电流。连接到控制脚的所有电容也用于设定自动重启动定时，同时用于环路补偿。 启动时，整流后的直流高压加在漏极引脚上，MOSFET起初处于关断状态，通过连接在漏极和控制引脚间的高压电流源对控制电容充电。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。在17 ms左右的时间内，软启动电路使漏极峰值电流和开关频率从很低的起始值逐渐上升到全频最大漏极峰值电流。在软启动结束时，如果没有外部反馈/供电电流流入控制引脚，则内部高压开关电流源关断，控制引脚开始根据控制电路所吸收的供电电流的大小开始放电。如果电源设计正确，而且不存在开环或输出短路等故障时，在控制引脚放电到接近下限阈值电压4.8 V之前时（内部电源欠压锁存阈值），反馈环路将闭合，向控制引脚提供外部电流。当外部流入的电流将控制引脚充电到5.8 V分路稳压器电压时，超过芯片所消耗的电流将通过NMOS电流镜分流到源极引脚，如图3所示。NMOS电流镜的输出电流控制功率MOSFET的占空比，实现闭合环路调节。 在采用初级