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基于TOP249Y芯片的开关电源设计

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:介绍了一种采用TOP249Y智能控制集成芯片设计的开关电源的方法,同时介绍了TOP249Y芯片的内部结构及工作原理,给出了基于TOP249Y的单端反激式开关电源的设计电路,并对外围电路的设计进行了分析说明。

    关键词:开关电源;TOP249Y;脉宽调制;TOP Switch

1 引言

随着PWM技术的不断发展和完善,开关电源得到了广泛的应用,以往开关电源的设计通常采用控制电路与功率管相分离的拓扑结构,但这种方案存在成本高、系统可靠性低等问题。美国功率集成公司POWER Integration Inc开发的TOP Switch系列新型智能高频开关电源集成芯片解决了这些问题,该系列芯片将自启动电路、功率开关管、PWM控制电路及保护电路等集成在一起,从而提高了电源的效率,简化了开关电源的设计和新产品的开发,使开关电源发展到一个新的时代。文中介绍了一种用TOP Switch的第三代产品TOP249Y开发变频器用多路输出开关电源的设计方法。

2 TOP249Y引脚功能和内部结构

2.1 TOP249Y的管脚功能(范文先生网www.fwsir.com收集整理)

TOP249Y采用TO-220-7C封装形式,其外形如图1所示。它有六个管脚,依次为控制端C、线路检测端L、极限电源设定端X、源极S、开关频率选择端F和漏极D。各管脚的具体功能如下:

控制端C:误差放大电路和反馈电流的输入端。在正常工作时,利用控制电流IC的大小可调节占空比,并可由内部并联调整器提供内部偏流。系统关闭时,利用该端可激发输入电流,同时该端也是旁路、自动重启和补偿电容的连接点。

线路检测端L:输入电压的欠压与过压检测端,同时具有远程遥控功能。TOP249Y的欠压电流IUV为50μA,过压电流Iav为225μA。若L端与输入端接入的电阻R1为1MΩ,则欠压保护值为50VDC,过压保护值为225VDC。

极限电流设定端X:外部电流设定调整端。若在X端与源极之间接入不同的电阻,则开关电流可限定在不同的数值,随着接入电阻阻值的增大,开关允许流过的电流将变小。

源极S:连接内部MOSFET的源极,是初级电路的公共点和电源回流基准点。

开关频率选择端F:当F端接到源极时,其开关频率为132kHz,而当F端接到控制端时,其开关频率变为原频率的一半,即66kHz。

漏极D:连接内部MOSFET的漏极,在启动时可通过内部高压开关电流提供内部偏置电流。

2.2 TOP249Y的内部结构

TOP249Y的内部工作原理框图如图2所示,该电路主要由控制电压源、带隙基准电压源、振荡器、并联调整器/误差放大器、脉宽调制器(PWM)、门驱动级和输出级、过流保护电路、过热保护电路、关断/自动重起动电路及高压电流源等部分组成。

3 基于TOP249Y的开关电源设计

笔者利用TOP249Y设计了一种新型多路输出开关电源,其三路输出分别为5V/10A、12.5V/4A、7V/10A,电路原理如图3所示。该电源设计的要求为:输入电压范围为交流110V~240V,输出总功率为180W。由此可见,选择TOP249Y能够满足要求。

3.1 外围控制电路设计

该电路将X与S端短接可将TOP249Y的极限电流设置为内部最大值;而将F端与S端短接可将TOP249Y设为全频工作方式,开关频率为132kHz。

图2 

    在线路检测端L与直流输入Ui端连接一2MΩ的电阻R1可进行线路检测,由于TOP249Y的欠压电流IUV为50μA,过压电流Iav为225μA,因此其欠压保护工作电压为100V,过压保护工作电压为450V,即TOP249Y在本电路中的直流电压范围为100~450V,一旦超出了该电压范围,TOP249Y将自动关闭。

3.2 稳压反馈电路设计

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