第1章 开关式AC/DC变换器电路实例

【例1-1】 5V/0.8A输出精密开关电源电路

采用TOPSwitch-Ⅱ系列的TOP221Y器件构成的隔离式5V/0.8A输出精密开关电源电路原理图如图1-1所示，AC输入经C1和L1构成的EMI滤波器抑制电磁噪声，输入至整流电路。由于TOP221Y具有频率抖动特性，可有效抑制噪声干扰，因而在小功率开关电源中，只需简单的EMI滤波器，并采用合理的接地技术，即可符合有关电磁兼容性的要求。BR1选用快恢复特性的整流桥(2KPB06M)，整流后的脉动直流电经C2滤波，提供给TOP221Y开关调制电路。

图1-1 隔离式5V/0.8A输出精密开关电源电路原理图

TOPSwitch-Ⅱ系列器件是美国功率集成公司在1997推出的产品，TOPSwitch-Ⅱ是TOPSwitch的改进型号。TOPSwitch-Ⅱ系列器件同TOPSwitch系列器件相比，内电路做了许多改进，器件对于电路板布局以及输入总线瞬变的敏感性大大降低，故设计更为方便，性能又有了增强，性能价格比更高。与TOPSwitch系列器件相比，TOPSwitch-Ⅱ系列器件在输入电压为100V、115V或230V AC时，系统功率从0～100W提高到0～150W；在3种电压下均可工作时，系统功率从0～50W提高到0～90W，从而使得TOPSwitch-Ⅱ器件可在如电视、监视器及音频放大器等许多新的应用领域内使用。

TOPSwitch-Ⅱ系列器件提供了多种封装方式，其中8脚的PDIP封装方式可使用6个引脚将芯片热量直接传送到电路板上，从而节省了使用散热器的成本。TOPSwitch-Ⅱ系列器件由MOSFET、PWM控制器、高压启动电路、环路补偿和故障保护电路等部分组成。该芯片由漏极端、控制端、源极端3个引脚组成，各引脚功能如下：

（1）漏极端(DRAIN脚)：漏极端与MOSFET的漏极连接。启动时，提供内部偏置电流。

（2）控制端(CONTROL脚)：控制端具有以下3项功能。

·该端电压VC为片内并联调整器和门驱动级提供偏压。

·该端电流IC能调节占空比。

·该端还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。

（3）源极端(SOURCE脚)：源极端和MOSFET的源极连接，也是开关电源初级电路的公共点和参考点。

高频变压器的次级绕组有两个:

一个是主绕组，它提供电源的主能量，高频电压经快速二极管SB540整流后由滤波电容C4、C5滤波，再经L2构成低通滤波器输出至负载。L2的主要功能是抑制高频噪声输出至负载，以防止负载受其干扰。输出端的电解电容C6的主要功能是降低输出直流电压的交流纹波。

另一个次级绕组为反馈电压绕组，输出的反馈电压由二极管整流后加在光电耦合器的二极管正极上，电阻R5和U1构成基准电压源，为光电耦合器提供基准电压，这样光电耦合器中的二极管的发光强度是由输出电压控制的，经光电耦合器耦合到TOP221Y的控制端，从而实现脉宽的可控，达到稳压目的。电阻R6和C6是控制环路的补偿元件。

图1-1所示电路具有以下特性：

（1）输出直流电路采用了LC滤波电路，有效消除次级电路中的高频干扰信号。

（2）交流输入电压范围为85～265V(47～440Hz)。

（3）直流输出为5V/0.8A，纹波小于50mV。

（4）该电源具有约1%的电压调整率和负载调整率，效率可达70%以上。

（5）工作温度范围为0～75℃。