TOP250Y开关电源的工作原理及关键电路参数设计

2020-09-18 18:29字体:
  

  和家用电器等繁众范畴中取得了极度寻常的操纵。但因为前几代TOPSwitch遍存正在输出功率受限的亏折之处,使其正在条件有较大输出功率的电源操纵中受到很大的束缚。针对这种情景, Power Inons公司推出了TOPSwitch的第四代单芯片高压IC系列: TOPSwitch-GX系列。

  TOPSwitch-GX单芯片高压IC 系列将高压功率MOSFET、PWM把持、阻碍回护和其他把持电途等高性价比地集成正在单片CMOS芯片上。其内筑个性征求用于正在启动时排挤过冲和下降元件应力的软启动、减小EMI的频率震颤、欠压回护和过压回护、可编程限流等优异个性。

  与TOPSwitch-GX系列其它产物雷同,由于其采用了单芯片把持的打算理念,况且TOP250Y惟有很少的三四个外围元器件,这就使得肖似打算的电源尺寸更小、待机效果更高、体系本钱更低,并保留了用处寻常和打算轻易的特点,使电源打算能为290W以下的操纵创设出高性价比的计划。

  本文简直领悟了TOP250Y开合电源的办事道理,并具体先容了TOP250Y型芯片正在大功率开合电源操纵中要害电途参数的打算要领,并给出了打算实例。该实例中电源最大输出功率到达了288 W,对单芯片TOPSwitch正在大功率开合电源范畴内的操纵推敲具有指示意思。

  TOP250Y型芯片有六个管脚:D、S、C、F、X、L,轻易的TO220-7C 封装外形简图如图1所示。

  漏极管脚(D):高压功率MOSFET漏极输出。把持管脚(C):用于医治占空比的差错放大器电流输入脚。

  电压检测管脚(L):具有欠压回护、过压回护、裁汰Dmax的线性前馈及长途开合等功用。外部限流管脚(X):用于外部电流束缚值扶植的输入脚。

  频率管脚(F):用于采用开合频率的输入脚。由TOP250Y组成288W(24V/12A)大功率高效开合电源的电途如图2所示。

  其调换输入电压边界是调换176~264V ,满载时电源效果可达86%。调换电压UI 挨次始末电磁作梗(EMI)滤波器(C1,L1)、输入整流滤波器(V1,C2) 得回直流高压。直流高压始末R1 后接N1 的L端,为TOP250Y供应电压前馈信号,竣工过压回护、欠压回护以及使电源随输入电压调换Dmax功用。这里将N1的X 脚接地,使TOP250Y 办事正在最大占空比,因而,纵然正在宽边界输入时,电源也能到达最大延续输出功率PoM=290W。将N1的F脚接地,使TOP250Y办事正在较高的132kHz频率上,采用这种打算要领应承高频变压器选用尺寸较小的磁芯,并防守显现磁饱和局面。

  次级电压始末V5,C8~C11,L2和C12整流滤波后,得回+ 24V/12A的稳压输出。C8~C11滤除纹波电压,L2和C12则用来排挤开合噪声。该电源采用一个轻易的串联稳压管形式的光耦反应电途。E1为4N25型线 型稳压管。其稳压道理如下:当因为某种来历以致输出电压Uo↑,所形成的差错电压使E1中LEDIF↑,光耦汲取管的IE↑,使得N1 把持端电流Ic↑,而占空比D ↓,导致Uo↓,从而竣工了稳压方针。反之, Uo↓→I F↓→I E↓→Ic↓→D↑→Uo↑,同样起到稳压效力。当开合电源空载时,TOP250Y能采用跳过周期的形式极大地下降最大输出占空比,使得Dmax《2%。因而,正在输出端无须接假负载,如许还可下降空载或待机状况下的功耗。

  ,能排挤刚接通电源时形成的电压过冲局面,使反应绕组供应给N1的C脚电压先于输出电压,如许就担保了纵然正在低输入电压和满载情景下,也能使输出电压正在启动时寻常调理。电阻R5和电容C13组成把持环途补充电途。反应绕组电压始末V4和C5整流滤波后,形成12 V的反应电压,始末E1 给TOP250Y 的把持端供应偏压。C4 是旁途电容,它还与R3 和C3 组成把持环途的补充电途。

  V3、电阻R2和电容C6构成尖峰招揽电途。用于招揽正在TOP250Y合断时由高频变压器漏感形成的尖峰电压, 对TOP250Y中MOSFET管的漏极起到回护效力。因为V2上并联R2和C6,正在寻常办事时,R2险些担负了悉数的泄放能量,而正在启动或超载的情景下,V2又束缚了尖峰电压不超越N1中MOSFET管的安适电压(700V)。

  商酌市电掉一个脉冲的时候是10 ms ,取电源输出的保留时候td=10ms ,电容C2 上的直流电压从250V(176V×1.414)低落到220 V后,输出才先河低落。故

  PQ3535的功率容量乘积为1.72 ,为0.66的3倍,即使按50%的余量谋略,正在132kHz开合频率办事时,PQ3535的输出功率可达375W ,因而打算值为288W是充沛留众余量的。

  依照上述谋略参数及耐压条件,查手册现实选用四只35V/1000μF电容并联,其等效ESR 约为0.017Ω,知足打算条件。

  尖峰招揽电途和环途把持频率补充电途的打算也可由相应公式取得,但因为电途元器件参数分歧和加工工艺的影响,上述两种电途参数的打算还必要巨额试验数据验证,因而仅给出本电源打算的参数,这里就不再赘述了。

  通过用LeCroy公司临蓐的电源专用,取得本电源打算的合键试验结果如下:

  遵照上述外面, 获胜打算了一种新一代TOPSwitch把持的大功率开合电源。不但外明了打算要领确切切,况且扫数电途打算简略,电源牢靠性也取得很大进步。跟着对TOPSwitch的进一步推敲,由新一代TOPSwitch把持的大功率开合电源必将取得尤其寻常的操纵。

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