发布时间 : 星期日 文章TOPY的单片开关电源的设计更新完毕开始阅读c2655274aff8941ea76e58fafab069dc502247a1
图3.4 TOPSwitch占空比与控制电流的关系
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第四章 单片开关电源电路的元件选择与参数计算
4.1 整流滤波电路元件的选择［4］
输入滤波电容C1的值可根据输出功率按照1 uF/W来取值，并考虑余量后可采用 22 uF/250V的电解电容。由D200和D201构成的钳位电路可防止高压对TOP222Y的损坏，D200采用P6KE150型瞬态电压抑制器(TVS)，其钳位电压为150V，钳位时间仅1ns，峰值功率是5W。D201需采用UF4005型1A/600V的超快恢复二极管（FRD），其反向恢复时间trr=30ns。
输出整流滤波电路由整流二极管、滤波电容和滤波电感构成。
整流二极管选用MUR320，其反向电压值VR=200 V，工作电流Ip=3A。其最高反向工作电压大于实际承受的最大反向峰值电压。滤波电容选择细高型的120 uF/35 V低ESR电容。输出滤波电感采用3.3u H 的穿心电感，又叫磁珠电感。其外形呈管状，引线穿心而过，其直流电阻非常小，一般为0.005~0.01 Ω，能主动抑制开关噪声的产生。为减少共模干扰，在输出的地与高压侧的地之间接有共模抑制电容C214。 4.2 PC817的内部结构及工作原理
PC817是线性光电耦合器，是以光为媒介来传播电信号的器件。通常是把发光器（发光二极管LED）和受光器（光敏晶体管）封装在同一管壳内如图4.1所示。
图4.1 PC817内部框图
PC817当输入端加电信号时，发光器发出光线，照射在受光器上，受光器接受光线后导通，产生光电流从输出端输出，从而实现了“电-光-电”的转换。 普通光电耦合器只能传输数字信号（开关信号），不适合传输模拟信号。线性光电耦合器是一种新型的光电隔离器件，能够传输连续变化的模拟电压或电流信号，这样随着输入信号的强弱变化会产生相应的光信号，从而使光敏晶体管的导通程度也不同，输出的电压或电流也随之不同。
PC817光电耦合器不但可以起到反馈作用，还可以起到隔离作用。 4.3 TL431的工作原理
在本设计中就是利用TL431和光耦构成反馈电路，基准电压和反馈电路采用常用的三端稳压器TL431来完成，在反馈电路的应用中运用采样电压通过TL431限压，由于TL431具有体积小、基准电压精密可调、输出电流大等优点，所以用TL431可以制作多种稳压器。其性能是输出电压连续可调达36V，工作电流范围宽达0.1～100mA，动态电阻典型值为0.22欧,输出杂波低。其最大输入电压为37V，最大工作电流为150mA，内基准电压为2.5V，输出电压范围为2.5～30V 4.4 PC817光电耦合器与TL431外围器件参数计算
电源反馈隔离电路由光电耦合器PC817以及并联稳压器TL431 所组成，如图4.2
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所示，其中R2为光耦的限流电阻，R3 及R4 为TL431 的分压电阻，C1 作为频率补偿之用。光电耦合器的限流电阻R2 可由下式求得
(4-1)
其中 VF 为二极管的正向压降， IF 为二极管的电流。
(4-2) 若PC817 之耦合效率为η ，则所产生的集极电流IC 会与IF 之间关系式为:
此时反馈电压信号为:
输出电压Vo ，则由TL431内部2.5V之参考电压求得:
(4-4)
图4.2 取样反馈隔离电路图
4.5 TL431的取样电阻计算 1.计算总取样电流Iq值
Iq=2.5/R4=2.5V/10K=0.25mA
这里设总取样电流为0.25mA,所以R4取10K。 2.计算R1值
A路取样电流为：
Ia=Iq*[IoA/(IoA+IoB+IoC)]
Ia=0.25mA*[3.5A/(3.5A+2A+10A)] Ia=0.056mA
R1=(VoA-2.5V)/Ia=(12V-2.5V)/0.056mA R1=170K(可用150K与20K电阻串联) 3.计算R2值
B路取样电流为：
Ib=Iq*[IoB/(IoA+IoB+IoC)]
Ib=0.25mA*[2A/(3.5A+2A+10A)] Ib=0.032mA
R2=(VoB-2.5V)/Ib=(5V-2.5V)/0.032mA R2=78K(可用56K与22K电阻串联) 4.计算R3值
C路取样电流为：
Ic=Iq*[IoC/(IoA+IoB+IoC)]
Ic=0.25mA*[10A/(3.5A+2A+10A)] Ic=0.16mA
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(4-3)
R3=(VoC-2.5)/Ic=(3.3V-2.5V)/0.16mA R3=5K 5.验算
IR1 =(12V-2.5V)/(150K+20K)=0.0558mA IR2 =(5V-2.5V)/(56K+22K)=0.032mA IR3 =(3.3v-2.5v)/5k=0.16mA
实际取样总电流：
Iq =0.0558mA+0.032mA+0.16mA
=0.2478mA 约等于理论计算值的2.5mA
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