单片开关电源系统设计 第7页
第二节 TOPSwitch-GX系列单片开关电源的应用
下面介绍一种由TOP249Y构成的密封闭70W笔记本电脑电源适配器的模块.
1,性能特点和技术指标
1)该适配器模块的交流输入电压范围是85～265V,输出电压为19V,最大输出电流为3.68A.当环境温度为50℃时,最大输出功率可达70W,可作为笔记本电脑的AC/DC电源变换器.
2)高效率.即使在交流输入电压为85V﹑环境温度为50℃的不利条件下,电源效率也能达到84%.当交流输入电压为115V时,空载功耗低于370mW.
3)采用全密封式结构,体积小,不需要使用表面安装元件.外形尺寸仅为10.4cm×5.65cm×2.69cm,功率密度高达0.34W/cm.抗电磁干扰能力强.能完全满足笔记本电脑的需要
4)具有欠电压检测,过电压关断,过载保护,短路保护和过热保护功能.
2.密封式70W笔记本电脑电源适配器的电路设计
全密封式70W笔记本电脑电源适配器模块的内部电路如图45555所示.该适配器对电源效率指标要求很高,而模块的体积又很小,因而选择TOP249Y最合适.其理由如下:①在85-265V宽范围交流输入的情况下,TOP249Y用作密封式电源适配器时的最大输出功率为80W,完全能满足设计要求;②选用输出功率较大的TOPSwitch-GX芯片(例如TOP249Y),而不选功较小的芯片(例如TOP248Y),有助于提高电源效率,这是因为TOPSwitch-GX的输出功率愈大,功率损耗愈的缘故;③允许增大一次侧电感量来降低有效值电流,进一步提高效率;④选择TOP249Y能减小散热器的体积,便于设计高密度、小型化的电源适配器模块。
3.工作原理
如图3-2所示85～265V交流电压经过桥式整流后，再经过C1滤波，获得直流高压。为改善滤波效果，利用C13和L3组成串模干扰滤波器。在交流电源输入端串一只负温度系数的热敏电阻RT可限制上电时电流突然增大,避免滤波电容受到大电流的冲击.由安全电容C6和共模扼流圈L2组成EMI滤波器。钳位电路是由瞬态电压抑制器VS、超快恢复二极管VD1及电容C11构成的。当TOP249Y导通时VD1截止，钳位电路不起作用，能量就储存在高频变压器的一次绕组上；当TOP249Y关断时会产生反向电动势（即感应电压Uor），使VD1迅速导通，进而使VS被反向击穿，对内部功率MOSFET的漏-源极电压起到钳位作用，避免因漏感产生的尖峰电压而损坏器件。C11能降低VS上的功耗。C12用来滤除高频电磁干扰。
R11为欠电压/过电压设定电阻。取R11=2M欧姆时，欠电压值和过电压值分别为100V;450V。在欠压情况下，利用电阻R10(10.5K)可将内部的极限电流设定为其标称值的75%左右，即I′limit=0.75Ilimit=0.75*5.40A=4.05A。R9为电压前馈电阻，可使I′limit随Ui的升高而自动减小。
为了降低二次绕组以及整流管的损耗，二次侧电路由两个绕组、两只整流管并联而成，然后公用一套滤波器。二次侧整流管均采用MBR20100型20A/100V的肖特基对管，可以把整流管的损耗降 到最低。
精密光耦反馈电路由PC817A,TL431等构成。R4、R5和R6为输出电压的取样电阻。
高频变压器采用FPQ26型耐高温的磁芯材料,磁通密度为0.3T.磁芯留间隙后的等效电感ALG=843nH∕匝².一次绕组夹在二次绕组之间,用两股0.40mm漆包线分两次并饶18匝以减小漏感.二次绕组中的每个线圈均用3股0.40mm的三重绝缘线并绕三匝.辅助绕组用8mm*0.015mm的铜箔绕2匝,这样可减小漏感.一次侧电感量Lp=273uH(允许有±10%的误差),最大漏感仅为3uH,高频变压器的谐振频率超过1.5MHz.
在实际安装时,应注意以下几点:
① C8.R3.C5.R9.R10和R11应尽量靠近TOP249Y.
② 功率地线与信号地线应分开布置,再用开尔文(Kelvin)单点连接法与源极引脚相连.
③ 尽量减小一.二次侧环路的面积,以便减小漏感及电磁干扰.
图3-2 70W 笔记本电脑电源适配器电路图
结 束 语
在经过了三，四个月紧张的毕业设计后，感觉自己对应用电子方面的知识有了一个较全面的了解，还有实际动手方面的能力都上进了一大步，在此之中使我受益不少。由于本人水平有限，经验不足及阅历尚浅，论文中难免有许多不足之处，还望老师多多指出和纠正。
在此单片开关电源稳压电路的设计过程和论文撰写当中，指导老师龙老师给予了本人非常大的帮助，在这里表示本人衷心的感谢。
参 考 文 献
1．康华光、模拟电子技术基础[M]。武汉：高等教育出版社，1999年
2．阎 石、数字电子技术基础[M]。武汉：高等教育出版社，1999年
3．秦曾煌、电工技术基础[M]。哈尔滨：高等教育出版社，1999年
4．沙占友、单片开关电源最新应用技术[M]。北京：机械工业出版社，2006年
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