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一种基于TOP202Y的单片开关电源设计 摘要 科技在不断地发展，随着人们对电源的要求越来越苛刻，开关电源已经越来越多的应用在各个领域，而采用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。本文介绍美国公司（Power）于九十年代中期研制推出的三端PWM/MOSFET二合一集成控制器件TOP Switch系列与TOP Switch相匹配的高频功率变压器 关键词：开关电源 集成控制器 高频功率变压器 引言 简单的说，开关电源就是利用电子开关器件（如晶体管、场效应管、可控硅闸流管等），通过控制电路，使电子开关器件不同的“接通”和“关断”，让电子开关器件对输入 进行脉宽调制，从而实现DC/DC、DC/AC电压变换，以及输出电压可调和自动稳压。 开关电源自20世纪70年代开始应用以来，涌现出许多个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。三端离线式脉宽调制单片开关集成电路TOP(Three Terminal Off Line)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电源，可使电路大为简化，体积进一步缩小，成本降低。 单片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。 MOSFET功率开关、PWM控制器和高频功率变压器是开关电源必不可少的组成部分。其中,特别是PWM控制器和变压器的设计是开关电源设计的关键。 传统开关电源设计一般均采用分立的MOSFET功率开关和多引脚的PWM集成控制器,电路的结构非常复杂,系统的稳定性不够理想,分立的MOSFET功率开关对开关电源的效率亦有限制。为了解决传统开关电源设计面临的这些难题,90年代以来,出现了将开关电源中最重要的两个部分——PWM集成电路和MOSFET功率开关,集成在同一块芯片上,构成PWM/MOSFET二合一集成芯片的趋势,二合一集成控制芯片的问世,降低了开关电源设计的复杂性,减少了开关电源设计所需的时间,从而大大加快了产品进入市场的速度。 TOP Switch系列器件是三端脱线式PWM开关（Three）的英文缩写。 1）成本低廉；2）系统效率高；3）电源设计简单；4）应用灵活性高；5）功能完善的系统级故障保护。 TOP Switch系列器件可在降压型、升压型、正激和反激式功率变换电路中使用 降压型（BUCK）功率变换电路 降压型功率变换电路是最简单的PWM型DC/DC功率变换电路,动态特性较好。但是,降压型功率变换电路的缺点是输入电流为脉动的,极易产生电磁干扰稳态电压比小于1,故只能降压不能升压,且只能提供单个输出,不能提供多路输出。 升压型（BOOST）功率变换电路 同降压型功率变换电路相比,升压型功率变换电路输入电流是连续的,输入源的电磁干扰减轻了。但是升压型功率变换电路输出侧电流是脉动的,输出纹波较大升压型功率变换电路只能升压而不能降压同样只能提供单个输出,不能提供多路输出。 正激式（FORWARD）功率变换电路 正激式功率变换电路是具有直流隔离的降压型功率变换电路。由于加入了变压器,正激式功率变换电路不但实现了输入和输出的直流隔离,而且不再受降压型功率变换电路输出电压小于输入电压的限制,并可提供多路电压输出。 反激式（FEEDBACK）功率变换电路 反激式功率变换电路同样具有直流隔离功能。反激式功率变换电路中的变压器,除了起隔离作用之外,还具有储能的功能。理想情况下,初级和次级线圈中不会同时有电流存在。反激式功率变换电路输出电压不受输入电压的限制,亦可提供多路电压输出。 在设计脱线、隔离式开关电源时反激式功率变换电路相对而言是一个最优的选择。此外,大多数功率变换电路还需要电感来存储能量并作为输出脉宽调制波形的低通滤波器。反激式功率变换电路则不需要额外的电感,因为电路中的变压器可同时实现直流隔离、能量存储和电压转换的功能,所以相对于其他隔离式功率变换电路,反激式变换电路的元器件数目,特别是磁性元件的数目最少,在小功率应用中,成本低廉,颇具吸引力。不过,当功率达到100W,输出电流接近10A后,电路元器件所承受应力的增大,使成本迅速增加,系统总成本可能会高于其他电路拓扑结构。 若在反激式功率变换电路的变压器上增加“反馈”线圈,则可直接得到与输出电压成正比的反馈电压。这表示在初级电路中即可实现对次级电路的控制,不需要在初级电路和次级电路中使用光电耦合器或其他隔离的控制设备。反激功率变换电路中的变压器,从严格意义上讲只是相互耦合的电感。由于耦合电感直接牵涉到电、磁能量的转换,所以磁性元件和磁路的设计,特别是变压器的设计十分复杂。 3.1性能特点 1）将脉将脉宽调制