TOP225Y 双输出开关电源的应用资料

TOP225Y 双输出开关电源的设计

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、

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。

2.1 TOP225Y 的性能特点

TOP225Y 是 TOPSwitch-11 系歹 0 中一种最常用的芯片，封装形式为 TO-220 ，自带小散热片，是典型的三端集成器件，三个管脚分别为控制端 C 、源极 S 和漏极 D ，内部功率 MOSFET 器件的耐压值高达 700V ，可设计成 60W 以上仪器仪表的多路隔离式内置控制电源。

TOPSwitch- Ⅱ系列产品具有以下特点：

①将脉宽调制 (PWM) 控制系统的全部功能集成到三端芯片中，内含脉宽调制器、功率开关场效应管 (MOSFET) 、自动偏置电路、保护电路、高压启动电路和环路补偿电路，通过高频变压器使输出端与电网完全隔离，真正实现了无工频变压器、隔离式开关电源的单片集成化，使用安全可靠。

②采用漏极开路输出，利用控制极反馈电流 IC 线性调节占空比，实现 AC ／ DC 变换，即属于电流控制型单片开关电源。

③输入交流电压和频率的范围极宽。在固定电压输入时， 可选 110V/115V ／ 230V 交流电，允许变化± 15% ：在宽电压范围输入时，适配 85V ～ 265V 交流电，但输出功率峰值 POM 值比前者降低 40 ％。

④只有三个引出端，能以最简单的方式构成无工频变压器的单端反激式开关电源。开关频率的典型值为 1OOkHz ，允许范围是 90kHz ～ 110kHz ，占空比调节范围是 1.7 ％～ 67 ％。

⑤外围电路简单，电磁干扰小，成本低廉。由于芯片本身功耗很低，电源效率可达 80 ％左右，最高可达 90 ％。

2.2TOP225Y 的工作原理

TOP225Y 内部结构图如图 1 所示。

电源启动时，连接在漏极和源极之间的内部高压电流源向控制极充电，在 RFB 两端产生压降，经 RC 滤波后，输入到 PWM 比较器的同相端，与振荡器产生的锯齿波电压进行比较，产生脉宽调制信号并驱动 MOSFET 管，因而可通过控制极外接的电容充电过程实现电路的软启动。当控制极电压 Uc 达到 5.7V 时，内部高压电流源关闭，此时由反馈控制电流向 Uc 供电。在正常工作阶段，由外界电路构成电压负反馈控制环，调节输出级 MOSFET 的占空比，实现稳压。当输出电压升高时， Uc 升高，采样电阻 RFB 上的误差电压亦升高；而在与锯齿波电压进行比较后，将使输出电压的占空比减小，从而使开关电源的电压减小。当控制极电压低于 4.7V 时， MOSFET 管关闭，控制电闰群民马永翔路处于小电流等待状态，内部高压电流源重新接通并向 Uc 充电，其关断／自动复位滞回比较器使 Uc 保持在 4.7V ～ 5.7V 之间。

3. 开关电源电路设计

由于 TOP225Y 集成度高，设计工作主要针对外围电路进行。外围电路由输入整流滤波电路、高频变压器、输出整流滤波电路、箝位保护电路及反馈电路组成。

单路 220V 交流 ( ± 15 ％ ) 输入，双路输出电压为 201V ／ 1A 、 15V ／ 1A ，对应电路原理图如图 2 所示。

3.1 输入整流滤波电路

整流滤波电路包括输入交流 EMI 滤波、整流、电容稳压三部分。交流 EMI 滤波使用技术成熟的兀型滤波电路，其参数如下：去除差模干扰的电容 C10 、 C11 为 20uF ／ 250V ；去除共模干扰的 C12 、 C13 为 10nF ； L1 为 5 ～ 15mh ，采用双线并绕。整流电路选择 4 个 IN4007 二极管组成整流桥，滤波稳压电容 C1 可按照输出功率 1uF ／ 1W 选择。交流电压的输入范围

TOP225Y 双输出开关电源的设计

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、

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。

2.1 TOP225Y 的性能特点

TOP225Y 是 TOPSwitch-11 系歹 0 中一种最常用的芯片，封装形式为 TO-220 ，自带小散热片，是典型的三端集成器件，三个管脚分别为控制端 C 、源极 S 和漏极 D ，内部功率 MOSFET 器件的耐压值高达 700V ，可设计成 60W 以上仪器仪表的多路隔离式内置控制电源。

TOPSwitch- Ⅱ系列产品具有以下特点：

①将脉宽调制 (PWM) 控制系统的全部功能集成到三端芯片中，内含脉宽调制器、功率开关场效应管 (MOSFET) 、自动偏置电路、保护电路、高压启动电路和环路补偿电路，通过高频变压器使输出端与电网完全隔离，真正实现了无工频变压器、隔离式开关电源的单片集成化，使用安全可靠。

②采用漏极开路输出，利用控制极反馈电流 IC 线性调节占空比，实现 AC ／ DC 变换，即属于电流控制型单片开关电源。

③输入交流电压和频率的范围极宽。在固定电压输入时， 可选 110V/115V ／ 230V 交流电，允许变化± 15% ：在宽电压范围输入时，适配 85V ～ 265V 交流电，但输出功率峰值 POM 值比前者降低 40 ％。

④只有三个引出端，能以最简单的方式构成无工频变压器的单端反激式开关电源。开关频率的典型值为 1OOkHz ，允许范围是 90kHz ～ 110kHz ，占空比调节范围是 1.7 ％～ 67 ％。

⑤外围电路简单，电磁干扰小，成本低廉。由于芯片本身功耗很低，电源效率可达 80 ％左右，最高可达 90 ％。

2.2TOP225Y 的工作原理

TOP225Y 内部结构图如图 1 所示。

电源启动时，连接在漏极和源极之间的内部高压电流源向控制极充电，在 RFB 两端产生压降，经 RC 滤波后，输入到 PWM 比较器的同相端，与振荡器产生的锯齿波电压进行比较，产生脉宽调制信号并驱动 MOSFET 管，因而可通过控制极外接的电容充电过程实现电路的软启动。当控制极电压 Uc 达到 5.7V 时，内部高压电流源关闭，此时由反馈控制电流向 Uc 供电。在正常工作阶段，由外界电路构成电压负反馈控制环，调节输出级 MOSFET 的占空比，实现稳压。当输出电压升高时， Uc 升高，采样电阻 RFB 上的误差电压亦升高；而在与锯齿波电压进行比较后，将使输出电压的占空比减小，从而使开关电源的电压减小。当控制极电压低于 4.7V 时， MOSFET 管关闭，控制电闰群民马永翔路处于小电流等待状态，内部高压电流源重新接通并向 Uc 充电，其关断／自动复位滞回比较器使 Uc 保持在 4.7V ～ 5.7V 之间。

3. 开关电源电路设计

由于 TOP225Y 集成度高，设计工作主要针对外围电路进行。外围电路由输入整流滤波电路、高频变压器、输出整流滤波电路、箝位保护电路及反馈电路组成。

单路 220V 交流 ( ± 15 ％ ) 输入，双路输出电压为 201V ／ 1A 、 15V ／ 1A ，对应电路原理图如图 2 所示。

3.1 输入整流滤波电路

整流滤波电路包括输入交流 EMI 滤波、整流、电容稳压三部分。交流 EMI 滤波使用技术成熟的兀型滤波电路，其参数如下：去除差模干扰的电容 C10 、 C11 为 20uF ／ 250V ；去除共模干扰的 C12 、 C13 为 10nF ； L1 为 5 ～ 15mh ，采用双线并绕。整流电路选择 4 个 IN4007 二极管组成整流桥，滤波稳压电容 C1 可按照输出功率 1uF ／ 1W 选择。交流电压的输入范围

TOP225Y 双输出开关电源的设计

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、

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。

2.1 TOP225Y 的性能特点

TOP225Y 是 TOPSwitch-11 系歹 0 中一种最常用的芯片，封装形式为 TO-220 ，自带小散热片，是典型的三端集成器件，三个管脚分别为控制端 C 、源极 S 和漏极 D ，内部功率 MOSFET 器件的耐压值高达 700V ，可设计成 60W 以上仪器仪表的多路隔离式内置控制电源。

TOPSwitch- Ⅱ系列产品具有以下特点：

①将脉宽调制 (PWM) 控制系统的全部功能集成到三端芯片中，内含脉宽调制器、功率开关场效应管 (MOSFET) 、自动偏置电路、保护电路、高压启动电路和环路补偿电路，通过高频变压器使输出端与电网完全隔离，真正实现了无工频变压器、隔离式开关电源的单片集成化，使用安全可靠。

②采用漏极开路输出，利用控制极反馈电流 IC 线性调节占空比，实现 AC ／ DC 变换，即属于电流控制型单片开关电源。

③输入交流电压和频率的范围极宽。在固定电压输入时， 可选 110V/115V ／ 230V 交流电，允许变化± 15% ：在宽电压范围输入时，适配 85V ～ 265V 交流电，但输出功率峰值 POM 值比前者降低 40 ％。

④只有三个引出端，能以最简单的方式构成无工频变压器的单端反激式开关电源。开关频率的典型值为 1OOkHz ，允许范围是 90kHz ～ 110kHz ，占空比调节范围是 1.7 ％～ 67 ％。

⑤外围电路简单，电磁干扰小，成本低廉。由于芯片本身功耗很低，电源效率可达 80 ％左右，最高可达 90 ％。

2.2TOP225Y 的工作原理

TOP225Y 内部结构图如图 1 所示。

电源启动时，连接在漏极和源极之间的内部高压电流源向控制极充电，在 RFB 两端产生压降，经 RC 滤波后，输入到 PWM 比较器的同相端，与振荡器产生的锯齿波电压进行比较，产生脉宽调制信号并驱动 MOSFET 管，因而可通过控制极外接的电容充电过程实现电路的软启动。当控制极电压 Uc 达到 5.7V 时，内部高压电流源关闭，此时由反馈控制电流向 Uc 供电。在正常工作阶段，由外界电路构成电压负反馈控制环，调节输出级 MOSFET 的占空比，实现稳压。当输出电压升高时， Uc 升高，采样电阻 RFB 上的误差电压亦升高；而在与锯齿波电压进行比较后，将使输出电压的占空比减小，从而使开关电源的电压减小。当控制极电压低于 4.7V 时， MOSFET 管关闭，控制电闰群民马永翔路处于小电流等待状态，内部高压电流源重新接通并向 Uc 充电，其关断／自动复位滞回比较器使 Uc 保持在 4.7V ～ 5.7V 之间。

3. 开关电源电路设计

由于 TOP225Y 集成度高，设计工作主要针对外围电路进行。外围电路由输入整流滤波电路、高频变压器、输出整流滤波电路、箝位保护电路及反馈电路组成。

单路 220V 交流 ( ± 15 ％ ) 输入，双路输出电压为 201V ／ 1A 、 15V ／ 1A ，对应电路原理图如图 2 所示。

3.1 输入整流滤波电路

整流滤波电路包括输入交流 EMI 滤波、整流、电容稳压三部分。交流 EMI 滤波使用技术成熟的兀型滤波电路，其参数如下：去除差模干扰的电容 C10 、 C11 为 20uF ／ 250V ；去除共模干扰的 C12 、 C13 为 10nF ； L1 为 5 ～ 15mh ，采用双线并绕。整流电路选择 4 个 IN4007 二极管组成整流桥，滤波稳压电容 C1 可按照输出功率 1uF ／ 1W 选择。交流电压的输入范围

TOP225Y 双输出开关电源的设计

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、

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。

2.1 TOP225Y 的性能特点

TOP225Y 是 TOPSwitch-11 系歹 0 中一种最常用的芯片，封装形式为 TO-220 ，自带小散热片，是典型的三端集成器件，三个管脚分别为控制端 C 、源极 S 和漏极 D ，内部功率 MOSFET 器件的耐压值高达 700V ，可设计成 60W 以上仪器仪表的多路隔离式内置控制电源。

TOPSwitch- Ⅱ系列产品具有以下特点：

①将脉宽调制 (PWM) 控制系统的全部功能集成到三端芯片中，内含脉宽调制器、功率开关场效应管 (MOSFET) 、自动偏置电路、保护电路、高压启动电路和环路补偿电路，通过高频变压器使输出端与电网完全隔离，真正实现了无工频变压器、隔离式开关电源的单片集成化，使用安全可靠。

②采用漏极开路输出，利用控制极反馈电流 IC 线性调节占空比，实现 AC ／ DC 变换，即属于电流控制型单片开关电源。

③输入交流电压和频率的范围极宽。在固定电压输入时， 可选 110V/115V ／ 230V 交流电，允许变化± 15% ：在宽电压范围输入时，适配 85V ～ 265V 交流电，但输出功率峰值 POM 值比前者降低 40 ％。

④只有三个引出端，能以最简单的方式构成无工频变压器的单端反激式开关电源。开关频率的典型值为 1OOkHz ，允许范围是 90kHz ～ 110kHz ，占空比调节范围是 1.7 ％～ 67 ％。

⑤外围电路简单，电磁干扰小，成本低廉。由于芯片本身功耗很低，电源效率可达 80 ％左右，最高可达 90 ％。

2.2TOP225Y 的工作原理

TOP225Y 内部结构图如图 1 所示。

电源启动时，连接在漏极和源极之间的内部高压电流源向控制极充电，在 RFB 两端产生压降，经 RC 滤波后，输入到 PWM 比较器的同相端，与振荡器产生的锯齿波电压进行比较，产生脉宽调制信号并驱动 MOSFET 管，因而可通过控制极外接的电容充电过程实现电路的软启动。当控制极电压 Uc 达到 5.7V 时，内部高压电流源关闭，此时由反馈控制电流向 Uc 供电。在正常工作阶段，由外界电路构成电压负反馈控制环，调节输出级 MOSFET 的占空比，实现稳压。当输出电压升高时， Uc 升高，采样电阻 RFB 上的误差电压亦升高；而在与锯齿波电压进行比较后，将使输出电压的占空比减小，从而使开关电源的电压减小。当控制极电压低于 4.7V 时， MOSFET 管关闭，控制电闰群民马永翔路处于小电流等待状态，内部高压电流源重新接通并向 Uc 充电，其关断／自动复位滞回比较器使 Uc 保持在 4.7V ～ 5.7V 之间。

3. 开关电源电路设计

由于 TOP225Y 集成度高，设计工作主要针对外围电路进行。外围电路由输入整流滤波电路、高频变压器、输出整流滤波电路、箝位保护电路及反馈电路组成。

单路 220V 交流 ( ± 15 ％ ) 输入，双路输出电压为 201V ／ 1A 、 15V ／ 1A ，对应电路原理图如图 2 所示。

3.1 输入整流滤波电路

整流滤波电路包括输入交流 EMI 滤波、整流、电容稳压三部分。交流 EMI 滤波使用技术成熟的兀型滤波电路，其参数如下：去除差模干扰的电容 C10 、 C11 为 20uF ／ 250V ；去除共模干扰的 C12 、 C13 为 10nF ； L1 为 5 ～ 15mh ，采用双线并绕。整流电路选择 4 个 IN4007 二极管组成整流桥，滤波稳压电容 C1 可按照输出功率 1uF ／ 1W 选择。交流电压的输入范围