单片开关模块电源的电路设计

图3模块的外特性

(a)SV－Ui;(b)SI－IO;(c)η－Ui(PO=20W);(d)η－Ui(PO=4W)

　　输出纹波电压的最大值：±60mV

　　工作温度范围：TA=0℃～50℃。

212V、20W开关电源模块的电路设计

该模块的内部电路和印制板元件布置，分别如图1、图2所示。单面印制板的尺寸为91mm×43mm，安装元器件后的最大高度为27mm。电路中使用两片集成电路：三端单片开关电源TOP224P(IC1)，线性光耦合器PC817A(IC2)。交流电源经过BR和C1整流滤波后产生直流高压U1，给高频变压器的初级绕组供电。VZ1和VD1能将漏感产生的尖峰电压箝位到安全值，并能衰减振铃电压。VZ1采用反向击穿电压为200V的瞬态电压抑制器P6KE200，VD1选用1A/600V的超快恢复二极管UF4005。次级绕组电压通过VD2、C2、L1和C3整流滤波，获得12V输出电压UO。UO值是由VZ2稳压值、光耦中LED的正向压降、R1上的压降这三者之和来设定的。改变高频变压器的匝数比和VZ2的稳压值，还可获得其他输出电压值。R2和VZ2还为12V输出提供一个假负载，用以提高轻载时的负载调整率。反馈绕组电压经VD3和C4整流滤波后，供给TOP224P所需偏压。由R2和VZ2来调节控制端电流，通过改变输出占空比达到稳压目的。共模扼流圈L2能减小由初级绕组接D端的高压开关波形所产生的共模泄漏电流。C7为保护电容，用于滤掉由初、次级耦合电容引起的干扰。C6可减小由初级电流的基波与谐波所产生的差模泄漏电流。C5不仅能滤除加在控制端上的尖峰电流，而且决定了自起动频率，它还与R1、R3一起对控制电路进行补偿。

　　该开关电源模块的SVUi、S1IO、ηUi的关系曲线如图3所示。图3(a)示出当IO=1.67A时，电压调整率SV与交流输入电压Ui的关系。图3(b)示出在Ui=230V时负载调整率SI与输出电流IO的关系。图3（c）(d)分别示出当PO=20W、4W时电源效率与交流输入电压Ui的关系曲线。　　在上电过程中，直流高压UI建立之后需经过160ms(典型值）的延迟时间，输出电压UO才达到12V的稳定值。UO与UI的时序波形如图4所示。延迟时间180－20=160ms。图中假定Ui=212V，UI=Ui=300V。若需增加软起动功能以限制开启电源时的占空比，使UO平滑地升高，应在VZ2的两端并联一只软起动电容C8(如图1中虚线所示)。C8的容量范围为4.7μF～47μF。当C8=4.7μF、10μF、22μF、47μF时，所对应的软起动波形如图5所示。上述4种情况下，软起动时间依次为2.5ms（8.5－6ms）、2.5ms（8.5－6ms）、4ms(10－6ms)、8ms(14－6ms)。在软起动过程中UO是按照一定的斜率升高的，能对TOP224P起到保护作用。断电后C8可通过R2进行放电。

图4UO与Ui的时序波形

图5软起动波形