基于TOPSwitch-GX系列TOP247Y芯片的低功率開關電源設計

　本文介紹了一種基于TOP247Y的多路開關穩壓電源，其結構簡單、成本低廉、制作調試方便，基本上能達到所要求的條件。

　　TOPSwitch-GX系列芯片工作原理

　　圖1給出了TOP247Y芯片內部結構圖，共有6個引出端，它們分別是控制端C、線路檢測端L、極限電流設定端X、源極S、開關頻率選擇端F和漏極D。利用線路檢測端(L)可實現4種功能：過壓(OV)保護;欠壓(UV)保護;電壓前饋(當電網電壓過低時用來降低最大占空比);遠程通/斷(ON/OFF)和同步。而利用極限電流設定端，可從外部設定芯片的極限電流。在每個開關周期內都要檢測功率MOSFET漏源極導通電阻Ros(on)上的漏極峰值電流ID(PK)，當ID(PK)>ILIMIT時，過電流比較器就輸出高電平，依次經過觸發器、主控門和驅動級，將MOSFET關斷，起到過電流保護作用。

　　電源啟動時，連接在漏極和源極之間的內部高壓電流源向控制極充電，在RE兩端產生壓降，經RC濾波后，輸入到PWM比較器的同相端，與振蕩器產生的鋸齒波電壓相比較，產生脈寬調制信號并驅動MOSFET管，因而可通過控制極外接的電容充電過程來實現電路的軟啟動。當控制極電壓Uc達到5.8V時，內部高壓電流源關閉，此時由反饋控制電流向Uc供電。在正常工作階段，由外界電路構成電壓負反饋控制環，調節輸出級MOSFET的占空比以實現穩壓。當輸出電壓升高時，Uc升高，采樣電阻RE上的誤差電壓亦升高。而在與鋸齒波比較后，將使輸出電壓的占空比減小，從而使開關電源的電壓減小。當控制極電壓低于4.8V時，MOSFET管關閉，控制電路處于小電流等待狀態，內部高壓電流源重新接通并向Uc充電，其關斷/自動復位滯回比較器可使Uc保持在4.8～5.8V之間。當開關電源的負載很輕時，能自動將開關頻率從132kHz降低到30kHz(半頻模式下則由66kHz降至15kHz)，可降低開關損耗，進一步提高電源效率。

　　多路輸出的開關電源設計

　　由TOP247Y構成的多路開關電源原理圖見圖2，其中輸出三路200mA、15V的直流電，一路400mA、15V的直流電，以及1A、5V的直流電。多路電源用高頻變壓器獲得多組電壓輸出，經快速恢復二極管、電容濾波后得到多路直流電源。

　　當電源輸入交流85～265V時，交流電壓U依次經過電磁干擾(EMI)濾波器(C1，L1)、輸入整流濾波器(KBL406G，C2)獲得直流高壓UI。UI經過R1接L端，能使極限電流隨UI升高而降低。它使用C3，VD型漏極鉗位二極管P6KE200A和阻斷二極管D1，以替代價格較高的TVS(瞬態電壓抑制器)，用于吸收在TOP247Y關斷時由高頻變壓器漏感產生的尖峰電壓，對漏極起到保護作用。次級電壓經過整流、濾波后獲得多路輸出。其中15V電源輸出所用的是快速恢復二極管，其他輸出用的二極管是肖特基二極管，其目的是減少整流管的損耗。

　　由TOP247Y構成的多路開關電源原理圖