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1、基于TOP225Y开关电源的设计摘 要开关电源具有功耗小，效率高，稳压范围广，体积小等突出优点， 在通信设备数控装置，仪表仪器影音设备，家用电器等电子电路中得到广泛应用。TOP系列电源为美国POWER INTEGRATION 公司生产的集成开关电源，具有集成度高，性价比高，外围电路简单，性能指标佳以及能构成高效率无工频变压器的隔离式开关电源等优点。目前已成为国际上开发中，小功率开关电源，精密开关电源及电源模板的优选集成电路。本文设计的基于TOP225Y 芯片离线式 PWM 集成反激式开关电源，阐述了 TOP225Y 的内部结构及工作原理，双路输出为 20V 门 A 、15V/ 1A ，同时按照
2、要求，进行电路参数的实际计算，给系统选择了合适的高频变压器，输出整流滤波电路及反馈电路等，最终给出测试分析和测试结果。关键词：开关电源， 双路输出 ， 集成反激式， 整流， 反馈THE DESIGN OF SWITCHING POWER IS BASED ON THE TOP225YABSTRACTSwitching power supply with low consumption, high efficiency, wide voltage, small advantage in communication equipment, CNC equipment, instrument audi
3、o equipment, household appliances, etc widely applied in electronic circuits.TOP U.S. power supply for series of integrated production company need to switch power, has high integration, cost-effective, outer circuit is simple, performance and can form no better efficiency of the isolated transforme
4、r switch power supply, etc. At present has become the international development of small power switch power supply, switching power supply, selection of template and integrated circuits.The paper TOP225Y chip design based on off-line PWM integrated flyback type switch power TOP225Y, expounds the int
5、ernal structure and working principle, double path for 20V door, output, according to 15V / 1A requirement of the circuit parameters calculated, to choose the right system and output rectifier transformer filter circuits and feedback circuit, finally gives test analysis and test results.KEY WORDS: S
6、witching power supply，Double path output，Integrated flyback type，Rectifying，Opt coupler feed back目录前言1第1章 绪论31.1 开关电源的定义31.2开关电源的发展和趋式41.3 本论文的设计研究意义5第2章 开关电源的分类及原理62.1 开关电源的分类62.2开关电源的基本组成和原理102.3PWM的基本工作原理112.4TOP Switch系列及其工作原理13第3章 基于TOP225Y开关电源的设计163.1 设计流程图163.2 技术指标和性能要求173.3 TOP225Y的主要性能特点和元
7、件选择173.3.1 性能特点173.3.2 线性光耦合器PC817183.3.3 可调式精密并联稳压器TL431193.4开关电源的电路设计203.4.1 TOP225Y芯片原理图203.4.2 输入整流滤波电路203.4.3 高频变压器的设计213.4.4 箝压齐纳管（VR）和阻断二极管（VD）的选择213.4.5 输入整流电路的设计223.4.6 反馈电路的设计223.5 结果分析233.6 基于TOP225Y开关电源的的原理图绘制24第4章 总结264.1 开关电源干扰的产生及其抑制264.1.1开关电源干扰产生的机理264.1.2 对于开关电源干扰的一些抑制措施274.2 设计的体会
8、与问题总结29谢 辞30参考文献31外文资料原文32前言开关电源自20世纪70年代开始应来，涌现出许多功能完备集成控制电路，使开关电源电路日益简化，工作频率不断提高，效率大大提高，并为电源小型化提供了广阔前景。三端离线式脉宽调制单片开关集成电路TOP(Threeterminaloffline) 将PWM控制器与功率开关MOSFET合二为一封装一起，已成为开关电源IC发展主流。采用TOP开关集成电路设计开关电源，可使电路大为简化，体积进一步缩小，成本也明显降低开关电源以其效率高、体积小、重量轻等优势在很多方面逐步取代了效率低、又笨又重的线性电源，由美国 PI 公司推出的 TOPSwitch 系列
9、开关电源集成芯片更加方便了开关电源的设计和产品化。开关电源的高频变换电路形式很多，常用的离线式变换电路有推挽、全桥、半桥、单端正激和单端反激等形式。而单端反激型直流稳压电源配合电流型 PWM 控制电路，具有电路结构简单、性能稳定等特点。由于多路输出开关电源广泛应用在各种复杂小功率电子系统中，具有输出电压低、输出电流变化范围广等特点。开关电源因其体积小、重量轻、效率高、安全、可靠等特点，推动了自身及其应用产品的小型化、轻便化，节约了大量的能源和原材料，在国际上被誉为绿色能源，得到了长足的发展。但是，信息处理和控制的功能越来越强大、信息处理速度越来越快，使得供电电压一降再降，比如3.3V、1.8V
10、、1.2V等等。另外，不论是从当前还是长远来看，人们对保护环境、节能降耗的要求将会越来越高。因此，这些都对开关电源提出了越来越高的要求。可以预测，开关电源将会随着外部及自身的技术发展而发展，在未来世界的绿色革命中起到举足轻重的作用。当前，随着人们生活水平的提高，更多种类的家用电子设备进入到了普通家庭中，给我们的生活带来了无限乐趣。DVD播放机就是其中之一。在DVD的播放中，对于信息的解码、音频视频的放大等所需要的供电电压都有着较高的要求，否则对播放机的性能和机器寿命将会产生很大的影响。另外，从前几年DVD笨重的外形到现在越来越薄，轻便，精致，美观等一系列的变化，都需要开关电源小尺寸化的支持。况
11、且，开发出效率更高的开关电源，也是当前节能降耗的要求，符合绿色能源、绿色产品这一趋势。 第1章 绪论1.1 开关电源的定义随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和M
12、OSFET构成。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。1.功耗小，效率高。在开关电源电路中，晶体管V在激励信号的激励下，它交替地工作在导通截止和截止导通的开关状态，转换速度很快，频率一般为50kHz左右，在一些技术先进的国家，可以做到几百或者近1000kHz。这使得开关晶体管V的功耗很小，电源的效率可以大幅度地提高，其效率可达到80%。2.体积小，重量轻。
13、从开关电源的原理框图可以清楚地看到这里没有采用笨重的工频变压器。由于调整管V上的耗散功率大幅度降低后，又省去了较大的散热片。由于这两方面原因，所以开关电源的体积小，重量轻。 3.稳压范围宽。从开关电源的输出电压是由激励信号的占空比来调节的，输入信号电压的变化可以通过调频或调宽来进行补偿。这样，在工频电网电压变化较大时，它仍能够保证有较稳定的输出电压。所以开关电源的稳压范围很宽，稳压效果很好。此外，改变占空比的方法有脉宽调制型和频率调制型两种。开关电源不仅具有稳压范围宽的优点，而且实现稳压的方法也较多，设计人员可以根据实际应用的要求，灵活地选用各种类型的开关电源。滤波的效率大为提高，使滤波电容的
14、容量和体积大为减少。开关电源的工作频率目前基本上是工作在50kHz，是线性稳压电源的1000倍，这使整流后的滤波效率几乎也提高了1000倍；即使采用半波整流后加电容滤波，效率也提高了500倍。在相同的纹波输出电压下，采用开关电源时，滤波电容的容量只是线性稳压电源中滤波电容的1/5001/1000。电路形式灵活多样，有自激式和他激式，有调宽型和调频型，有单端式和双端式等等，设计者可以发挥各种类型电路的特长，设计出能满足不同应用场合的开关电源。1.2开关电源的发展和趋式1955年美国罗耶（GH.Roger)发明的自激振荡推挽晶体管单变压器直流变换器，是实现高频转换控制电路的开端，1957年美国查赛
15、（Jen Sen)发明了自激式推挽双变压器，年美国科学家们提出取消工频变压器的串联开关电源的设想，这对电源向体积和重量的下降获得了一条根本的途径。到了年由于大功率硅晶体管的耐压提高，二极管反向恢复时间的缩短等元器件改善，终于做成了千赫的开关电源。 目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备等几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。目前市场上出售的开关电源中采用双极性晶体管制成的kHz、用制成的kHz电源，虽已实用化，但其频率有待进一步提高。要提高开关频率，就要减少开关损耗，而要减少开关损耗，就需要有高速开关元器件。然而，开关速度提高后，会受电路中分布电感和电容或二极管中存储电荷的影响而产生浪涌或噪声。这样，不仅会影响周围电子设备，还会大大降低电源本身的可靠性。其中，为防止随开关启-闭所发生的电压浪涌，可采用R-C或L-C缓冲器，而对由二极管存储电荷所致的电流浪涌可采用非晶态等磁芯制成的磁缓冲器。不过，对1MHz以上的高频，要采用谐振电路，以使开关上的电压或通过开关的电流呈正弦波，这样既可减少开关损耗，同时也可控制浪涌的发生。这种开关方式称为谐振式开关。目前对这种开关电源的研究很活跃，因
