现在出产的主要有TOPSwitch、TOPSwitch-II、TinySwitch、TNY256、MC33370和TOPSwitch-EX六大系列;此外,还有L4960系列、L4970/L4970A系列开关式稳压器。共八大系列,80 余种类型。依据引出端的数量,可划分红三端、四端、五端、多端4种类型。下面以美国PI公司出产的 TOPSwitch系列的产品为例,介绍
TOPSwitch系列单片开关电源的典型运用电路如图1所示。高频变压器在电路中具各能量存储、阻隔输出 和电压改换3大功用。由图可见,高频变压器初级绕组Np的极性(同名端用黑点表明),刚好与次级绕组 Ns、反应绕组NF的极性相反。这表明在TOPSwitch导通时,电能就以磁场能量方式存储在初级绕组中,此 时VD2截止。当TOPSwitch截止时,VD2导通,能量传输给次级,此即反激式开关电源的特色。图中,BR为 整流桥,CIN为输人端滤波电容。沟通电压u经过整流滤波后得到直流高压UI,经过初级绕组加至 TOPSwitch的漏极上。鉴于在TOPSwitch关断时间,由高频变压器漏感产生的尖峰电压会叠加在直流高压UI 和感应电压UOR上,可使功率开关管的漏极电压超越700V而损坏芯片,为此在初级绕组两头有必要添加漏极 钳位维护电路。钳位电路由瞬态电压抑制器或稳压管(VDz1)、阻尼二极管(VD1)组成,VD1宜选用超快 康复二极管(SRD)。VD2为次级整流管,COUT是输出端滤波电容。
该电源选用配稳压管的光耦反应电路。反应绕组电压经过VD3,CF整流滤波后取得反应电压UFB,经光耦 合器中的光敏三极管给TOPSwitch的操控端供给偏压。CT是操控端C的旁路电容。设稳压管VDz2的安稳电压 为Uz2,限流电阻R1,两头的压降为UR,光耦合器中LED发光二极管的正向电压降为UF,输出电压Uo由下式 设定
该电源的稳压原理简述如下:当因为某一些原因(如沟通电压升高或负载变轻)致使Uo升高时,因Uz2不变 ,故UF就随之升高,使LED的作业电流IF,增大,再经过光耦合器使TOPSwitch的操控端电流IC,增大。但 因TOPSwitch的输出占空比ε与IC,成反比,故ε减小,这就迫使Uo。下降,到达稳压意图。反之,Uo↓ →Uf↓→IF↓→IC↓→ε↑→Uo↑,相同起到稳压的效果。由此可见,反应电路正是经过调理TOPSwitch 的占空比,使输出电压趋于安稳的。
单片开关电源由两种作业形式,一种是接连形式CUM(Continuous Mode),另一种是不接连形式DUM(Discontinuous Mode)。这两种形式的开关电流波形别离如图2(a)、(b)所示。由图可见,在接连形式下,初级开关电流是从一定起伏开端的,然后上升到峰值,再迅速回零。其开关电流波形呈梯形。这表明在接连形式下,存储在高频变压器的能量在每个开关周期内并未彻底释放掉,所以下一开关周期具有一个初始能量。选用接连形式可减小初级峰值电流IP,和有效值电流IRMS,并下降芯片的功耗。但接连形式要求增大初级电感量LP,这会导致高频变压器体积增大。综上所述,接连形式适用于输出功率较小的TOPSwitch和尺度较大的高频变压器。三端单片开关电源大多规划在接连形式。
不接连形式的开关电流则是从零开端上升到峰值,再降至零的。这在某种程度上预示着存储在高频变压器中的能量有必要在每个开关周期内彻底释放掉,其开关电流波形呈三角形。不接连形式下的IP,IRMS值较大,但所需的LP较小。因而,它合适选用输出功率较大的TOPSwitch,并配尺度较小的高频变压器。
单片开关电源的电路能千变万化,但其反应电路只要4种根本类型:①根本反应电路;②改进型反应电路;③配稳压管的光耦反应电路;④配TL43 1的精细光耦反应电路。它们的简化电路别离如图3(a)~(d)所示。
图3(a)为根本反应电路,其长处是电路简略、本钱低价,适于制造小型化、经济性开关电源;其缺陷是稳压功能较差,电压调整率Sv=±1.5%~±2%,负载调整率SI≈±5%。
图3(b)为改进型反应电路,只需添加一只稳压管VDz和电阻R1即可使负载调整率到达2%。VDz的安稳电压一般为22V,需相应添加反应绕组的匝数,以取得较高的反应电压UFB,满意电路的需求.
图3(c)是配稳压管的光耦反应电路。由VDz供给参阅电压Uz,当Uo产生动摇时,在LED上可取得差错电压。因而,该电路相当于给TOPSwitch添加一个外部差错放大器,再与内部差错放大器合作运用,即可对Uo做调整。这种反应电路能使负载调整率到达±1%以下。
图3(d)是配TL43 I的精细光耦反应电路,其电路较杂乱,但稳压功能最佳。这儿用TL431型可调式精细并联稳压器来替代稳压管,构成外部差错放大器,进而对叽进行精细调整,可使电压调整率和负载调整率均到达±0.2%,能与线性稳压电源相媲美。这种反应电路适于构成精细开关电源。
在规划单片开关电源时,应依据实在的状况来挑选正真合适的反应电路,才能够做到规则的技术指标和经济指标。