一种基于TOP227Y的脉冲开关电源设计

脉冲电源是各种电源设备中比较特殊的一种，它的电压或电流波形为脉冲状。其实质上是一种通断的直流电源，其基本工作原理是首先经过慢储能，使初级能源具有足够的能量，然后向中间储能和脉冲成形系统放电(或流入能量)，能量经过储存、压缩形成脉冲或转化等复杂过程之后，形成脉冲电源。

随着开关电源的发展，电源的小型化、模块化、智能化越来越受到人们的关注。各种电源控制芯片如雨后春笋纷纷涌现，美国电源集成(PI)公司相继推出TOP系列芯片，这些芯片集脉冲信号控制电路和功率开关器件MOSEFT于一体，具有高集成度、最简外围电路、最佳性能指标等特点，能组成高效率无工频变压器的隔离式开关电源。所以，本文设计基于TOP227Y芯片控制的开关电源。

1 总体结构

本文设计的脉冲开关电源总体结构如图1所示。

由图1可知，输入220 V交流电流，先由4个二极管的全桥整流，然后通过TOP227Y开关和高频变压器变压，再经过二次整流、电容滤波和电感平波，输出150 W的直流电。高频变压器二次侧有3个绕组，2路输出功率，另一路为反馈回路提供电源。反馈回路从输出端进行电压取样，通过光耦来控制脉冲控制开关的通断，调节输出功率。

2 高频变压器主要参数设计

高频变压器在开关电源中起很重要的作用，它主要是传输功率，实现输入输出两侧的电气隔离。同时，可通过改变初次级的匝数比来改变输出电压，也可增加匝数不同的次级，以达到获得多输出的目的。根据设计要求，选择某厂的功率铁氧体LP3作为高频变压器的磁芯。采用面积乘积(AP)法设计变压器：

式(1)中，Ps为视在功率，取370 W；Bm为工作通磁通密度，取125 mT；fs为工作频率，取45 kHz；Kf为波形系数，方波取4；Kw为变压器铜窗占用系数，取0.2；J为电流密度，取400 A／cm2，故AP=4.1 cm4，据此选用磁芯结构为EE42A。

计算初次级匝比：

式中，Vin(min)为初级最小输入电压；Dmax为最大占空比，取45％；Vo为输出电压；Vf为输出端整流二极管压降，计算得n=3，验证最大占空比为40.65％。