摘要：介绍了一种采用top227y智能集成芯片设计的开关电源。详细地介绍了该芯片的性能特点。根据top227y的特性给出了该开关电源的设计方法，对外围电路的设计进行了详细的介绍，并给出了该开关电源的性能测试结果。
关键词：开关电源；to0switch：脉宽调制
o 引言
topswitch单片开关电源芯片是美国pi公司于上世纪90年代中期推出的新型高频开关电源芯片，它是三端离线式pwm开关(three terminal 0ffline pwm switch)的缩写，被誉为“顶级开关电源”。其特点是将高频开关电源中的pwm控制器和m0sfet功率开关管集成在同一芯片上，是一种二合—器件。其第一代产品是1994年推出的topl00／200系列；第二代产品是1997年推出的topswitch—ii系列。这些产品一经问世，便显示出了强大的生命力，被广泛应用于仪表、显示器、开关电源、vcd／dvd、手机充电器等各种领域，形成了一种高效、低成本、新型的开关电源模式。同时因为其简易的设计方法，使得toopswitch芯片在应用中更显得得心应手。应用该芯片设计的开关电源，具有效率高、体积小以及外围电路简单等优点。可以预见，应用topswitch系列芯片所设计的单片开关电源必将在更广泛的领域得到应用。
1 top227y芯片性能特点及其内部框图
1．1 top227y芯片性能特点
top227y属于top系列的第二代产品，其功率开关管耐压值高达700v，具有以下显著特点。
1)将脉宽调制控制系统的全部功能集成到三端芯片中，内含脉宽调制器、功率开关场效应管、自动偏置电路、保护电路、高压启动电路和环路补偿电路，通过高频变压器使输出端与电网完全隔离，真正实现了无工频变压器、隔离、反激式开关电源的单片集成化。
2)属于漏极开路输出并利用电源来线性调节占空比实现ac／dc变换，电流控制型开关电源。
3)输入交流电压和频率的范围很宽。
4)只有3个引出端。能以最简单方式构成无工频变压器的反激式开关电源，其控制端属于多功能引出端，可完成多种控制、偏置及保护功能，具有连续和不连续两种工作模式，反馈电路有4种基本类型，能构成各种普通型和精密型开关电源。
5)开关频率的典型值为100khz，允许范围是90～110khz，占空比调节范围是1．7％～67％。
6)外围电路简单，仅须接整流滤波器、高频变压器、漏极嵌位保护电路、反馈电路和输出电路。
7)因芯片本身功耗很低，电源效率高，可达80％左右，最高可达90％。
8)若将它配以低压差线性集成稳压器，则可构成一种新型复合式开关电源，既保留了开关电源体积小、效率高的优点，又具有线性稳压电源稳定性好、纹波电压低等优良特性。
9)采用这种芯片能降低开关电源所产生的电磁干扰。
10)其工作温度范围是0～70℃，芯片最高结温tom=135℃。
1.2 top227y内部框图
top227y的内部框图如图1所示，主要包括控制电压源、带隙参考基准电压源、振荡器、并联调整器／误差放大器、门驱动级和输出级、脉宽凋制器、过流保护电路、关断／自动重启动电路、上电复位电路、过热保护电路等。
top227y的基本工作原理是利用反馈电路的ic来调节占空比，d,从而达到稳压的目的。例如，当输出电压vo↓时，经过光耦反馈电路使得ic→d→vo↑，最终使vo保持不变，具体工作原理请参阅参考文献。
2 设计实例
根据技术要求，设计了一个输入为ac 220 v，输出为dc 5 v，20a的大功率开关电源。该开关电源的基本电路结构框图如图2所示。
由于topswitch集成度高，设计工作主要是外围电路的设计。外围电路由输人整流滤波电路、箝位保护电路、变压器、输出整流滤波电路及反馈电路5部分组成。电路原理图如图3所示。
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、整流和电容稳压3部分。交流滤波采用ii型滤波电路，具体参数如下：去除共模干扰的co、c1、c1为10nf；去除差模干扰的g2、g3，为1μf；10mh，采取双线并绕。整流电路选择不可控的整流桥。在当前供电条件下，电容g4的电容值可根据输出功率，每w对应l μf。假设整流桥中二极管导通时间为tc=3ms，可得电容的最小耐压值(最小直流输入电压)为
式中：vacmin最小交流电网电压；
po为输出总功率；
η为系统的效率，可选择80％；
f为交流电网频率。
2．2 箝位保护电路设计
每个开关周期内，topswitch的关断将导致变压器漏感产生尖峰电压。vr1和vd1构成的箝位电路防止了此电压对topswitch的损坏，vr1和vo1的选择由反射电压vor决定。vor一般选择为135 v，vr1嵌位电压vcld可由经验公式vclo=1．5vor得出，vd1的耐压值应大于最大直流输入电压vmas并选择快恢复二极管。
2．3 变压器设计
