摘要：介紹了一種采用TOP227Y智能集成芯片設計的開關電源。詳細地介紹了該芯片的性能特點。根據TOP227Y的特性給出了該開關電源的設計方法，對外圍電路的設計進行了詳細的介紹，并給出了該開關電源的性能測試結果。
關鍵詞：開關電源；TO0Switch：脈寬調制

O 引言
TOPSwitch單片開關電源芯片是美國PI公司于上世紀90年代中期推出的新型高頻開關電源芯片，它是三端離線式PWM開關(Three Terminal 0ffLine PWM Switch)的縮寫，被譽為“頂級開關電源”。其特點是將高頻開關電源中的PWM控制器和M0SFET功率開關管集成在同一芯片上，是一種二合—器件。其第一代產品是1994年推出的TOPl00／200系列；第二代產品是1997年推出的TOPSwitch—II系列。這些產品一經問世，便顯示出了強大的生命力，被廣泛應用于儀表、顯示器、開關電源、VCD／DVD、手機充電器等各種領域，形成了一種高效、低成本、新型的開關電源模式。同時因為其簡易的設計方法，使得TOOPSwitch芯片在應用中更顯得得心應手。應用該芯片設計的開關電源，具有效率高、體積小以及外圍電路簡單等優點。可以預見，應用TOPSwitch系列芯片所設計的單片開關電源必將在更廣泛的領域得到應用。

1 TOP227Y芯片性能特點及其內部框圖
1．1 TOP227Y芯片性能特點
TOP227Y屬于TOP系列的第二代產品，其功率開關管耐壓值高達700V，具有以下顯著特點。
1)將脈寬調制控制系統的全部功能集成到三端芯片中，內含脈寬調制器、功率開關場效應管、自動偏置電路、保護電路、高壓啟動電路和環路補償電路，通過高頻變壓器使輸出端與電網完全隔離，真正實現了無工頻變壓器、隔離、反激式開關電源的單片集成化。
2)屬于漏極開路輸出并利用電源來線性調節占空比實現AC／DC變換，電流控制型開關電源。
3)輸入交流電壓和頻率的范圍很寬。
4)只有3個引出端。能以最簡單方式構成無工頻變壓器的反激式開關電源，其控制端屬于多功能引出端，可完成多種控制、偏置及保護功能，具有連續和不連續兩種工作模式，反饋電路有4種基本類型，能構成各種普通型和精密型開關電源。
5)開關頻率的典型值為100kHz，允許范圍是90～110kHz，占空比調節范圍是1．7％～67％。
6)外圍電路簡單，僅須接整流濾波器、高頻變壓器、漏極嵌位保護電路、反饋電路和輸出電路。
7)因芯片本身功耗很低，電源效率高，可達80％左右，最高可達90％。
8)若將它配以低壓差線性集成穩壓器，則可構成一種新型復合式開關電源，既保留了開關電源體積小、效率高的優點，又具有線性穩壓電源穩定性好、紋波電壓低等優良特性。
9)采用這種芯片能降低開關電源所產生的電磁干擾。
10)其工作溫度范圍是0～70℃，芯片最高結溫Tom=135℃。
1.2 TOP227Y內部框圖
TOP227Y的內部框圖如圖1所示，主要包括控制電壓源、帶隙參考基準電壓源、振蕩器、并聯調整器／誤差放大器、門驅動級和輸出級、脈寬凋制器、過流保護電路、關斷／自動重啟動電路、上電復位電路、過熱保護電路等。
TOP227Y的基本工作原理是利用反饋電路的Ic來調節占空比，D,從而達到穩壓的目的。例如，當輸出電壓Vo↓時，經過光耦反饋電路使得Ic→D→Vo↑，最終使Vo保持不變，具體工作原理請參閱參考文獻。

2 設計實例
根據技術要求，設計了一個輸入為AC 220 V，輸出為DC 5 V，20A的大功率開關電源。該開關電源的基本電路結構框圖如圖2所示。

由于TOPSwitch集成度高，設計工作主要是外圍電路的設計。外圍電路由輸人整流濾波電路、箝位保護電路、變壓器、輸出整流濾波電路及反饋電路5部分組成。電路原理圖如圖3所示。

2．1 輸入整流濾波電路設計
整流濾波電路包括輸入交流濾波、整流和電容穩壓3部分。交流濾波采用II型濾波電路，具體參數如下：去除共模干擾的Co、C1、C1為10nF；去除差模干擾的G2、G3，為1μF；10mH，采取雙線并繞。整流電路選擇不可控的整流橋。在當前供電條件下，電容G4的電容值可根據輸出功率，每W對應l μF。假設整流橋中二極管導通時間為tc=3ms，可得電容的最小耐壓值(最小直流輸入電壓)為

式中：VACmin最小交流電網電壓；
Po為輸出總功率；
η為系統的效率，可選擇80％；
f為交流電網頻率