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基于TOP223芯片的30W反激开关电源的制作.doc
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1. 掌握高频开关源组成电路的工作原理； 2. 掌握控制芯片TOP223控制原理和稳压原理； 3. 学会制作高频变压器； 4. 学会电路设计及调试。 二、实训内容 采用TOP223芯片制作反激开关电源，输入交流电压为UAC=100-265V，直流输出电压为VO=24V，IO=2A，输出功率大概为为50W，TOP223内部集成了MOSFET，且TOP223输出PWM脉冲控制MOS管。 当输入电压或负载发生变化时，要求输出电压能稳定输出。 三、实训电路图 四、实训电路工作原理 1、EMI滤波电路。差模干扰抑制最X电容C1实现，共模干扰抑制由共模电感L1和Y电容C8来实现。 2、整流滤波电路。由D8-D11组成桥式整流电路，并由电解电容C29滤波得到平滑的直流电，UC29=（1.2-1.4）UAC。 3、直流变换电路采用反激拓朴结构。反激电路中的开关管集成在芯片TOP223中，TOP223有三个脚分别为D、S 、C。D、S分别为MOS管的漏极和源，C为控制端，接输出反馈电路。高频变压器有三个绕组分别为：原边绕组N1，副边绕组N2，辅助绕组N3。D、S脚分别接入变压器原边绕组，副边绕组接快速恢复二极管D14进行半波整流再经电解电容C30滤波得到平滑的直流电，辅助绕组接快速恢复二极管D13进行半波整流再经电解电容C13滤波得到平滑的直流电给TOP223的C脚及PC817光耦的副边供电。 4、反馈采样电路。由误差放大器TL431和光耦PC817组成。TL431的1脚接直流输出电压，采样电压为2.5V，由电阻R25和R11取得。PC817的原边即二极管接直流输出电压，副边为光控三极管接TOP223的C脚，其原边和逼边没有电气连接，起到隔离的作用。 5、保护电路。快速保护电路由保险丝承担，D2、R17和C34构成RCD钳位器，能够防止漏极电压尖峰脉冲损坏TOP223中的MOS管，齐纳二极管VR1用于确保最大的钳位电压，在正常工作情况下不会导通，有过压的时候才工作。 五、实训步骤 1、分析电路各组成电路的工作原理； 2、根据电路图和万能板的大小，先把元器件插在万能板上，看是否摆放整齐、美观； 3、在万能板上焊接电路，线尽量不要交叉，不要走斜线，可以从万能板的正面和反面走线，焊板前测量器件是否完好； 4、TOP-SWITCH223正常工作时，其控制端C端输出电压为5.7V左右； 5、在加电之前用万用表测量输入，输入输出是否有短路。 6、变压器的设计与绕制，用软件计算法或公式计算法计算变压器相关参数填入表1中，变压器的骨架引脚如图2所示。 ◆变压器相关参数的计算： 输入100V至265V，AC，50Hz。 输出DC24V/2A，f＝100K，效率
=80%（工作频率的确定，工作频率越高，响应速度越快，调整范围大，变压器可以做得更小。但是场效应管、整流二极管以及变压器发热多，损耗大，噪声大。） 工作周期T＝1/f＝1/100k＝10us ①最大导通时间Ton（max），反激式占空比Dmax 应该取低于0.45。Ton＝10×0.45=4.5us ②变压器初级输入电压Vp，次级输出电压Vs的计算。 Vp=Vinmin*1.4=100×1.4=140（V）（用电解电容对全桥整流进行滤波，其直流电压Vp为1.2-1.4 Vin,取1.4） Vs＝Vo＋VF+VL 其中：VL为输出级漆包线压降，取0.4V：VF为肖特基二极管正向压降，取0.6V; Vo＝24＋0.4＋0.6=25V ③变压器匝数比（n）的计算（根据公式：n=NP/NS=VP* Dmax / VS*（1- Dmax）） n＝VP* Dmax / VS*（1- Dmax）＝140*0.45/25*0.55≈5 ④匝数计算 Np＝(Vp*Ton/Bw* Ae)×10-2（Ton-us,磁芯选EE28，其有效截面积Ae=0,821cm2） Bw为磁通密度，实际应用磁心的最高温度为100℃，可以选取0.3T以下。对于反激式变换器，它是单向励磁的，现在选用Bw=0.2T。 Np=（140*4.5/0.2*0.821）*10-2=38匝 Ns= Np /n＝38/5＝8匝 ⑤反馈绕组（NB）的计算 光耦副边的工作电压为15V，二极管的压降为0.6V，所以反馈绕组NB的供电电压为15.6V。 Nf=（Vf*Ton/Bm*Ae）×10-2＝(15.6*4.5/0.2*0.821)×10-2＝4匝 ⑥计算变压器初级电感量Lp 初级电流有效值：Iav＝Pi/Vp*Dmax＝48/140*0.45＝0.76A 初级峰值电流：Ipeak＝2×Iav＝2×0.76＝1.52A 初级电感量： Lp＝Vp*Dmax*10-6/Ipeak*fsw=(140*0.45*10-6)/(1.52*100)=0.414mH ⑦线径的计算 输入电流有效值的计算:
(效率 =80%) 原边线径的计算:
(J取2.5-4A/mm2,dwp单位为mm) 副边的线径:
(J取2.5-4A/mm2,dwp单位为mm)
表1 变压器的相关参数
图2 变压器的骨架引脚图 （1）将变压器骨架固定于绕线机上，引脚端朝内，绕变压器采用“三明治夹层绕法”，如图3所示； 图3 变压器的绕制 （2）采用的漆包线顺时针绕制19匝，绕满第1层，留线端于外侧； （3）用2根0.45mm的漆包线并列于第2层绕8匝，采用密绕的方式； （4）用1根0.31mm的漆包线在第3层均匀绕制4匝 （5）将步骤2中所留的线回绕19匝，接于出线端。 （6）将所有绕组的漆包线线端浸锡。 （7）将数字电桥的两个夹子夹住原边绕组，其它绕组开路，套上磁芯，测试电感量； （8）将磁芯的两侧连接处垫2层胶纸，重复步骤7，测试电感量； （9）调整气隙的大小，直至电感量达到要求的范围。 （10）用胶纸将磁芯固定，将数字电桥的两个夹子夹住原边绕组，其它绕组短路，测试电感量，所测电感量应在要求的漏感范围内； （11）判断绕组的同名端。 (a)用电桥分别测量原边与副边的电感量分别为L1与L2，然后原副边串联，再测量其电感值为L，如果L>L1+L2那么刚才测量的两端为异名端；如果L
各芯片的引脚图： TOP223： PC817: TL431:
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