发布时间 : 星期日 文章《多路输出开关电源设计》更新完毕开始阅读
青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文） 分别导通时，变压器初级绕组有相应的电流经过，从而在变压器次级绕组中有功率输出。推挽式功率变换电路的原理图如图2-9所示：
图2-9 推挽式功率变换器电路
当晶体管Q1导通时，电流通过Q1、电源、初级线圈N1形成回路，相应的次级线圈中产生感应电压，电压为上正下负，所以二极管D1导通D2反向截止，所以电流流过D1、R，输出电压UO；当Q1关断Q2导通时，初级线圈N2中有电流流过，次级线圈中产生上负下正的感应电压，此时二极管D2导通D1截止，为负载提供电压UO。图中二极管和电容起到整流滤波的作用，保证输出稳定的直流电压。该电路的效率比较高，工作频率范围较大，但是变压器和功率管的要求相应的也高，所以，电路中应该包含较好的保护电路[20]。
四、全桥式功率变换器
图2-10 全桥式功率变换电路
全桥式功率变换器电路中控制开关的是四个功率开关管，其中Q1，Q4和Q2，Q3交替导通或者截止，使变压器T的次级侧功率输出，为负载R供电，此方法在大功率变换电路中应用较广。全桥式功率变换器电路如上图2-10所示：
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青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文） 当Q1和Q4导通时，Q2和Q3则截止，此时Q1和Q3两端承受的电压为输入电压。当开关管瞬间截止时，由于变压器为储能元件，其中储存的能量与输入电压叠加就会给开关管输入一个较大的电压，称之为冲击电压。通常在开关管Q1，Q2，Q3和Q4的集电极与发射极之间分别反接上钳位二极管D1，D2，D3和D4，通过二极管就可以将加在开关管上的电压限定在一定的范围之内，减小冲击电流对开关管的影响，有效地保护开关管。该电路虽然比较复杂，元器件比较多，但是该电路的传递效率比较高，且稳定系数要高，所以该电路广泛应用在大功率变换器中[21]。
五、半桥式功率变换器
半桥式功率变换器电路与全桥式功率变换器的电路相类似。把全桥式功率变换电路中的Q3和Q4用电容容量相等的C1和C2代替，就成为半桥式功率变换器，电路图如图2-11所示，C1和C2构成分压电路，使它们连接点的电压Va等于输入端的电压的一半。
图2-11 半桥式功率变换器
当Q1导通，Q2截止时，输入电流的方向沿着图中虚线所示的方向进行，电容C1充电，变压器T的初级绕组上的电压极性为左负右正，当Q1截止，Q2导通时，输入电流方向为图中实线方向，电容C2充电，变压器T初级绕组的电压极性变为左正右负。在整个周期内都能够使初级绕组有电流流通，变压器绕组得到充分利用，能够提供较大的输出功率。
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青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文） 3 开关电源主要元器件选择
3.1开关电源芯片的选取
单片开关电源集成芯片在电路的设计过程中具有很多明显的优点：高度集成化、尽量简化外围电路结构、高性能指标、无工频变压器并且能完全实现电气隔离等显著优点。本设计选用的是TOP223P开关电源集成芯片。机内设有脉宽调制器、功率开关场效应管（MOSFET）、自动偏置电路、保护电路、高压启动电路和环路补偿电路，经由高频变压器让输出端与电网一侧完全隔离，可安全可靠的使用。由于采用COMS电路，使器件功耗显著降低。它不需要外接大功率的过流检测电阻，外部也不必提供启动时的偏置电流[22]。
该系列芯片是美国PI公司在世界上率先研制成功的三端隔离、反激式脉宽调制单片开关电源集成电路。第一代产品以1994年推出的TOPSwitch系列为代表（含TOP100/200系列）为代表，第二代产品则是1997年问世的TOPSwitch-II系列（TOP221～TOP227）。上述产品一经问世便显示出强大的生命力，它极大的简化了150W以下开关电源的设计和新产品的开发过程，也为新型、高效、低成本开关电源的推广与普及创造了良好的条件。
表3-1：TOPSwitch－Ⅱ分类、最大输出功率PO（单位：W）
TO－220 封装（Y） 产品型号 固定输入
（110/115/230
宽范围输入（85V～
DIP－8 封装（P）/SMD－8 封装（G） 产品型号
固定输入
宽范围输入
（110/115/230V，AC，（85V～±15％）
TOP221P/221G TOP222P/222G TOP223P/223G TOP224P/224G
9 15 25 30
265V，AC） 6 10 15 20
V，AC，±15％） 265V，AC）
TOP221Y 12 TOP222Y 25 TOP223Y 50 TOP224Y 75 TOP225Y 100 TOP226Y 125 TOP227Y 150
7 15 30 45 60 75 90
与第一代产品相比，TOPSwitch-II不仅在性能上有很大提高，而且明显提高了输出的功率，现已成为国内外的优选集成电路，在开发中、小功率开关电源及电源模块方面。
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青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文） 表3-2：TOP223P引脚排列及其功能
引脚 1 2 3 4 5 6 7 8
引脚符号 SUPRCE SUPRCE SUPRCE CONTROL DRAIN SUPRCE SUPRCE SUPRCE
引脚功能 内部MOS管源极 内部MOS管源极 内部MOS管源极 稳压控制反馈输入 内部MOS管D极 内部MOS管源极 内部MOS管源极 内部MOS管源极
两个系列的封装是一致的，实际上它是一个三端器件。三个脚分别是D、S、C，即漏极、源极、控制极。封装形式有TO-220的三端器件式和DIP-8、SMD-8的八脚双列式两种基本形式。八脚封装的1-3、6-8通常并联后作为S，所以也相当于三端器件。图3-1就是本设计所使用的
图 3-1TOP223P引脚排列
表3-3用列表的形式对三个脚分别是D、S、C，即漏极、源极、控制极的功能进行说明：
表3-3：D、S、C，即漏极、源极、控制极的功能
IC 脚名称 源极S
功能说明
连接内部功率开关管的源极，还与小散热片接通（仅对TO-220封装而言），作为初级电路的公共地。
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