TOPSwitch_GX系列芯片的单端反激式开关电源设计

3.4输出整流滤波电路设计

输出整流滤波电路由整流二极管和滤波电容构成，输出整流二极管的开关损耗占系统损耗的六分之一到五分之一，是影响开关电源效率的主要因素。肖特基二极管是近年来间世的低功耗、大电流、超高速半导体器件，由于其反向恢复时间极短（可以小到几纳秒），正向导通压降仅0.4V左右，而整流电流可达到几千安培。这些优良特性是快恢复二极管所无法比拟的。因此适合作为开关电源中的低压整流管。

3.5反馈电路设计

开关电源的反馈回路有4种基本形式：基本反馈电路；改进型反馈电路；带稳压管的光耦反馈电路和带TL431的光耦反馈电路[2]。反馈回路的形式依据输出电压精度而决定，本方案使用的“光耦＋TL431”。电压反馈信号经分压网络引入TL431的参考端，转化为电流反馈信号，然后经过光耦隔离后输入TOPSwitch的控制端。

TL431称为可调式精密并联稳压器，利用两只外部电阻可设定2.50~36V范围内的任何基准电压值。其工作原理是当输出电压UO发生波动时，经电阻分压后得到的取样电压就与TL431中的2.5V带隙基准电压进行比较，在阴极上形成误差电压，使发光二极管的工作电流IF产生相应变化，再通过光耦去改变控制端电流IC的大小，调节TOPSwitch的输出占空比，使UO不变，从而达到稳压目的。根据TL431的工作原理，两个分压电阻的选取要求比较严格，因此可把上面的一个分压电阻设计成一个固定阻值电阻和一个可调电阻的串联，用来调节输出电压的精度。

在设计光耦反馈式开关电源时，光耦的选取可根据以下原则：光耦的电流传输比（CTR）的允许范围是50%~200%，并且要用线性光耦。因为普通光耦的CTR-IF特性呈非线性，在IF较小时的非线性失真尤为严重，不适合传输模拟信号。还有，在设计反馈回路时，反馈信号要经过光耦隔离后输入TOPSwitch的控制端，而控制端的电流IC和占空比D有关，所以光耦的反馈电流以及与其有关的电阻阻值的选取比较重要，直接决定电路反馈回路性能。

4 测试结果分析

根据以上设计原则，使用TOP245Y芯片设计出了＋5V/2A、+15V/0.5A、-15V/0.5A三路输出开关电源，图2～图4给出了实测波形。由图可见，满载时，电源工作在最大占空比35%左右。输出纹波由变压器漏感导致的尖峰电压及输出整流二极管关断时所产生，这些提高变压器制造工艺以及优化PCB布线等方法加以改善。

5 结论

本文采用TOP245Y设计出了一种三路输出单端反激式开关电源并给出了设计方法。论文针对开关电源设计的5部分电路分别进行了分析和工程设计，提出了改进电路设计和性能的方法。另外，在画PCB图时需注意：TOPSwitch开关的源脚引线应非常短，旁路电容应尽可能靠近源脚和控制脚，同时源脚应单点接地；开关电源在轻载或空载输出时，为了抑制输出电压偏高，应在输出端加一个假负载电阻。这些有助于提高开关电源的性能和效率。