本方案中的“光耦+TL431”可以把输出电压精度控
发布时间:2019-03-21 23:47

  一般情况下,以TOP开关器件为代表 的开关电源芯片,其漏极D和变压器初级的一端相接。由于漏感引起的反峰电压反射到变压器的初级,将直接加在漏极上,而反峰电压与输出电压有关,即输出电压 越高,反峰电压也越高,对于漏极与源级之间耐压只有几百伏的TOPSwitch器件来说,过高的电压很容易将其击穿,因此,采用TOPSwitch器件制 作的开关电源,大多数采用低压小功率输出。本文通过改进电路,实现了TOPSwitch器件在高压开关电源中的应用。

  TOPSwitch -Ⅱ系列可广泛应用于各种通用及专用开关电源、待机电源、开关电源模块中。它将PWM控制系统的全部功能集成到三端芯片中,内含脉宽调制器、 MOSFET、自动偏置电路、保护电路、高压启动电路和环路补偿电路。通过高频变压器使输出端与电网完全隔离,真正实现了无功频变压器TOPSwitch -Ⅱ不需要外接大功率的过流检测电阻,也不必提供启动时的偏置电流。它采用漏级开路输出方式,利用电流来线性调节占空比,是电流控制型开关电源。

  脉 冲调制式开关电源的基本原理如图1所示。交流220V输入电压经过整流滤波器变为直流电压V1,再由功率开关管VT(或MOSFET)斩波、高频变压器T 降压,得到高频矩形波,最后通过输出整流滤波器VD、C2,获得所需的直流输出电压V0。脉宽调制器是这类开关电源的核心,它能产生频率固定而脉冲宽度可 调的驱动信号,控制功率开关管的通断状态,以调节输出电压的高低,达到稳压目的。锯齿波发生器提供时钟信号,利用误差放大器和PWM比较器构成闭环调节系 统,假如由于某种原因致使V0下降,脉宽调制器就改变驱动信号的脉冲宽度,即改变占空比D,使斩波后的平均电压升高,导致V0上升,反之亦然。

  依据TOPSwitch电路的特性,本文实现了一路高压与一路低压的双路输出电源。对于高压输出,采用了二次升压和6倍压整流的方法来获得其中的一路直流高 压输出:2500V/40mA,由于本文只对TOPSwitch的高压应用进行探讨,该路输出电压精度不作要求;另外一路低压输出为6V/1A,精度优于 1%,由于高压部分精度要求不高,因此,可以直接输出,但是低压部分精度要求较高,因此,在该路电压输出端,通过取样电阻对输出电压进行采样,输入采用 TL431。TL432是一个有良好热稳定性的三端可调分流基准源,它的输出电压用两个电阻就可以任意设置从Vref(2.5V)到36V范围内的任何 值。取样电压通过光耦隔离后送入TOPSwitch的控制端。光耦供电电压可以利用变压器次级输出电压供电。

  本方案采用基于TOPSwitch-Ⅱ的反激变压器来实现。通过一个变压器的多副边绕组得到所需要的双路输出电压,另外,两路输出电压处在不同电位上,他们之间的电压差很大,因此,变压器的隔离度要求很高,这也是该电源的一个实现难点。

  本电源的输入电压为270VDC,在该系列所要求的电压范围内。对芯片的选择主要是考虑功率的需要,输出功率PO约为110W,考虑一定的裕度,本方案选择TOP226Y芯片,具体实现电路如图2所示。

  反馈电路的形式由输出电压精度决定,本方案中的“光耦+TL431”可以把输出电压精度控制在±1%。电压反馈信号经分压网络引入TL431的Ref端,转化为电流反馈信号,经过光耦隔离后输入TOPSwitch的控制端。