一種基于TOP227Y的脈沖開關電源設計

4.1 TOP227Y工作原理

TOP227Y開關工作原理框圖見圖4所示，主要包括10個部分：控制電壓源；帶隙基準電壓源；振蕩器；并聯調整器／誤差放大器；脈寬調制器；門驅動級和輸出級；過電流保護電路；過熱保護及上電復位電路；關斷／自動重啟動電路；高壓電源源。圖4中Zc為控制端的動態阻抗，RFB是誤差電壓檢測電阻。RA與CA構成截止頻率為7 kHz的低通濾波器。TOP227Y的基本工作原理是利用反饋電流Ic來調節占空比D。

4.1.1 控制電壓源

控制電壓源Uc能向并聯調整器和門驅動級提供偏置電壓，而控制端電流Ic則能調節占空比。Uc有2種工作模式：一種是滯后調節，用于啟動和過載兩種情況，具有延遲控制作用；另一種是并聯調節，用于分離誤差信號與控制電路的高壓電流源。剛啟動電路時由D-C極之間的高壓電流源提供控制端電流Ic。

4.1.2 帶隙基準電壓源

帶隙基準電壓源除向內部提供各種基準電壓之外，還產生一個具有溫度補償并可調整的電流源，以保證精確設定振蕩器頻率和門極驅動電流。

4.1.3 振蕩器

內部振蕩電容是在設定的上、下閾值UH，UL間周期性線性充放電，以產生脈寬調制器所需要的鋸齒波(SAW)，與此同時還產生最大占空比信號(Dmax)和時鐘信號(CLOCK)。為減小電磁干擾，提高電源效率，振蕩頻率(即開關頻率)設計為100 kHz，脈沖波形的占空比設定為P。

4.1.4 放大器

誤差放大器的增益由控制端的動態阻抗Zc來設定。Zc的變化范圍是10～20 Ω，典型值為15 Ω。誤差放大器將反饋電壓UFB與5.7 V基準電壓進行比較后，輸出誤差電流Ir，在RFB上形成誤差電壓Ur。

4.1.5 脈寬調制器(PWM)

脈寬調制器是一個電壓反饋式控制電路，它具有2層含義：改變控制端電流Ic大小，即可調節占空比P實現脈寬調制；誤差電壓Ur經由RA，CA組成截止頻率為7 kHz的低通濾波器，濾掉開關噪聲電壓之后加至PWM比較器的同相輸入端，再與鋸齒波電壓UJ進行比較，產生脈寬調制信號UPWM。UPWM通過與門DA1、或門DO之后，可將觸發器I置零，使Q=0，把功率MOSFET關斷；而時鐘信號再把觸發器置位，使Q=1，又使功率MOSFET導通，從而實現了脈寬調制信號的功率輸出。