开关电源(SwitchingPowerSupply)自面世以来，就以其安稳、高效、节能等优秀功能而成为稳压电源的首要产品。而高度集成化的单片开关电源，更是因其高性价比、简略的外围电路、小体积与分量和无工频变压器阻隔方法等优势而成为稳压电源中的佼佼者，在工控范畴运用广泛。
导言
开关电源(SwitchingPowerSupply)自面世以来，就以其安稳、高效、节能等优秀功能而成为稳压电源的首要产品。而高度集成化的单片开关电源，更是因其高性价比、简略的外围电路、小体积与分量和无工频变压器阻隔方法等优势而成为稳压电源中的佼佼者，在工控范畴运用广泛。跟着各种不同的单片开关电源芯片及其电路拓扑的运用和推行，单片开关电源越来越体现出巨大的实用价值和美好前景。可是，TOPSwitch一般容许的输进电压改动规模为120～370V，本文测验用它制造更宽输进电压改动规模(80～550V)的稳压电源。试验成果证实是很成功的。
1、芯片结构及稳压原理
近十几年来，美国电源集成公司(PI)、摩托罗拉公司(Motorola)、意-法半导体公司(SGS-Thomson)、美国Onsemi公司等相继推出了TOPSwitch，MC，L4970，NCP1000等不同系列的单片开关电源产品。因为TOPSwitch系列产品功能安稳，价格实惠，故本文挑选该系列中的一种芯片为中心规划制造了一种输进规模极宽的稳压电源。该电源输进直流电压规模为80～550V，输出直流电压20V，输出功率20W。
TOPSwitch不论是三脚封装，仍是DIP-8或SMB-8封装，真实质都是三端器材，分别为操控端C(Control)、源极S(Source)、漏极D(Drain)。操控端的首要作用是，依据其电流Ic来主动调理占空比，当Ic改动时，占空比就在必定规模内改动。源极S与芯片内部功率MOS管源极相连，并作为初级电路的公共地。漏极D与芯片内部功率MOS管的漏极相连。
TOPSwitch首要包含操控电压源、高压电流源、关断/主动重启动电路、并联调整器/差错扩大器、带隙基准电压源、过热维护及上电复位电路、过流维护电路、振荡器、脉宽调制器、门驱动级和输出级等10个部分。其内部结构框图如图1所示。
图1 TOPSwitch内部结构框图
TOPSwitch的额外开关频率为100kHz，容许作业规模90～110kHz。
TOPSwitch的稳压原理是经过反应电流(即操控端电流)Ic来主动调理占空比，然后完成稳压。例如，当输出电压上升时，反应电流随之上升，占空比呈反向改动而下降，导致输出电压也随之下降，然后确保输出电压的安稳。反之亦然。
2、电路图及作业原理
由TOPSwitch构成的单片开关电源如图2所示，是典型的单端反激式开关电源。
图2 由TOPSwitch构成的20W稳压开关电源
图2中T为三绕组高频变压器，作业频率为100kHz。3个绕组分别为：Np原边绕组(65匝);Ns副边绕组(即输出绕组，13匝);Nf反应绕组(8匝);各绕组同名端在图2中已标出。变压器中能量传递进程为：当TOPSwitch中的功率MOSFET导通时，变压器原边绕组贮存能量;当功率MOSFET关断时，原边绕组中贮存的能量传递给副边绕组和反应绕组，经高频整流滤波后即可供给直流输出电压和反应电压。
DZ1，D1和R1，C2组成了漏极箝位电路和能量吸收回路，用以约束TOPSwitch漏极因高频变压器的漏感而或许发生的尖峰电压。DZ1选用P6KE200A型瞬态电压抑制器(TVS)，其反向击穿电压为200V。D1选用MUR160型超快康复二极管，其最大反向耐压值为600V。因为TOPSwitch的漏—源极最小击穿电压为700V，而当其功率MOSFET关断时，变压器原边的直流输进电压、原边绕组的感应电压以及由变压器的漏感而发生的尖峰电压，三者叠加在一起，其值或许超越700V，故必须在TOPSwitch的漏极添加箝位电路和吸收电路，用以维护功率MOSFET不被损坏。
C3为TOPSwitch操控端的旁路%&&&&&%，其作用是对操控电路进行补偿，并能设定主动重启动频率。电路中所选参数值已将主动重启动频率设定为1.2Hz。
D2及D3为高频输出整流二极管，其间D2为MUR420型超快康复二极管，其最大反向作业电压为200V，额外整流电流为4A;D3为1N4148型玻封高速开关二极管，其最大反向作业电压75V，均匀整流电流150mA。
L1为滤波电感，其值约为20μH，是由非晶合金磁性材料制成的穿心电感，俗称“磁珠”。其作用是滤除D2在反向康复进程中发生的开关噪声。
DZ2及DZ3为稳压管，型号为2CW346。%&&&&&%2为线性光耦合器，型号为PC817A，其内部发光二极管的导通压降约为1V，正常作业电流If约为1～5mA，其直流电流传输比为80%～160%。
输出电压由两只稳压管电压、PC817A中发光二极管的导通压降以及电阻R4上压降三者之和而确认，故改动R4的巨细，就能改动(准确调理)输出电压的设定值，一起也能改动操控电路的增益，即改动操控电路的扩大倍数。关于不同的输出电压要求，只须改动稳压管和限流电阻R4的巨细即可。如前所述，输出电压Vo的稳压进程为：Vo↑(↓)→VR4↑(↓)→If↑(↓)→Ic↑(↓)→占空比↓(↑)→Vo↓(↑)。
3、试验成果
该稳压电源的试验波形如图3～图8所示。当输进如图3所示，为Vi=80V时，输出电压vo如图4所示(均匀值Vo=19.8V)，此刻TOPSwitch的漏源电压vDS波形如图5所示。当输进电压如图6所示，Vi=550V时，输出电压vo如图7所示(均匀值Vo=20.3V)，此刻TOPSwitch的漏源电压vDS波形如图8所示。试验数据如表1所列。为了阐明限流电阻R4对输出的影响，现将不同的R4值所对应的输出电压列在表2中。
图3 V(i)波形(Vi=80V，100V/格)
图4 V(o)波形(Vo=19.8V，5V/格)
图5 v(DS)波形(Vi=80V，50V/格)
图6 V(i)波形(Vi=550V，200V/格)
图7 v(o)波形(Vo=20.3V，10V/格)
图8 v(DS)波形(Vi=550V，200V/格)
表1输出电压与输进电压的联系表(R4=400Ω，Po=20W)
表2输出电压与电阻R4的联系表(Vi=200V，Po=20W)
从表1中能够看出，该稳压电源当然输进规模很宽，但其输出电压的安稳性却是适当高的，这关于某些特别的运用场合仍是很有价值的。
在实践规划、运用该电源时，须留心如下事项：
1)若输进为沟通，则在变压器输进侧添加相应的整流、滤波环节。若无滤波环节或滤波作用太差，都将导致电源无法正常作业;
2)绕制高频变压器时，应将原边绕组绕在最里层，反应绕组居中，副边绕组在最外边，各绕组应均匀分布，一起绕组之间应采竭尽缘胶带进行尽缘;
3)焊接TOPSwitch时，应使其引脚尽或许地短;
4)TOPSwitch和MUR420须加散热器。
4、结语
本文所介绍的宽规模输进的稳压电源，结构简略，功能牢靠，制造本钱低价，并且产品体积小，分量轻，因而，具有很大的实用价值，也代表了未来电源的发展方向。
