基于TOPSwitch的超宽输入隔离式稳压开关电源

作者：时间：2011-03-26来源：网络收藏

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图2中T为三绕组高频变压器，工作频率为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反馈绕组（8匝）；各绕组同名端在图2中已标出。变压器中能量传递过程为：当TOPSwitch中的功率MOSFET导通时，变压器原边绕组储存能量；当功率MOSFET关断时，原边绕组中储存的能量传递给副边绕组和反馈绕组，经高频整流滤波后即可提供直流输出电压和反馈电压。

DZ1，D1和R1，C2组成了漏极箝位电路和能量吸收回路，用以限制TOPSwitch漏极因高频变压器的漏感而可能产生的尖峰电压。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型超快恢复二极管，其最大反向耐压值为600V。由于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入电压、原边绕组的感应电压以及由变压器的漏感而产生的尖峰电压，三者叠加在一起，其值可能超过700V，故必须在TOPSwitch的漏极增加箝位电路和吸收电路，用以保护功率MOSFET不被损坏。

C3为TOPSwitch控制端的旁路电容，其作用是对控制电路进行补偿，并能设定自动重启动频率。电路中所选参数值已将自动重启动频率设定为1.2Hz。

D2及D3为高频输出整流二极管，其中D2为MUR420型超快恢复二极管，其最大反向工作电压为200V，额定整流电流为4A；D3为1N4148型玻封高速开关二极管，其最大反向工作电压75V，平均整流电流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在反向恢复过程中产生的开关噪声。

DZ2及DZ3为稳压管，型号为2CW346。IC2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，正常工作电流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定，故改变R4的大小，就能改变（精确调节）输出电压的设定值，同时也能改变控制电路的增益，即改变控制电路的放大倍数。对于不同的输出电压要求，只须改变稳压管和限流电阻R4的大小即可。如前所述，输出电压Vo的稳压过程为：Vo↑（↓）→VR4↑（↓）→If↑（↓）→Ic↑（↓）→占空比↓（↑）→Vo↓（↑）。

3 实验结果

该稳压电源的实验波形如图3～图8所示。当输入如图3所示，为Vi=80V时，输出电压vo如图4所示（平均值Vo=19.8V），此时TOPSwitch的漏源电压vDS波形如图5所示。当输入电压如图6所示，Vi=550V时，输出电压vo如图7所示（平均值Vo=20.3V），此时TOPSwitch的漏源电压vDS波形如图8所示。实验数据如表1所列。为了说明限流电阻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。