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摘要：基于TinySwith系列芯片，詳細(xì)介紹了用于給一款定時(shí)計(jì)數(shù)單元供電的開關(guān)電源的設(shè)計(jì)方法，該電路在寬范圍輸入電壓范圍內(nèi)，采用單端反激式拓?fù)潆娐�，利用光藕反饋和脈沖寬度調(diào)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)電壓穩(wěn)定輸出。
開關(guān)電源被譽(yù)為高效節(jié)能型電源，它代表著電源 class="wz_rc">穩(wěn)壓電源的發(fā)展方向，現(xiàn)已成為電源 class="wz_rc">穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品。隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展，功率器件的不斷完善、更新，PWM 技術(shù)的發(fā)展日趨完善，開關(guān)電源正朝著短、小、輕、薄的方向發(fā)展。本文介紹了一種基于TinySwith系列芯片設(shè)計(jì)的小功率AC／DC開關(guān)電源的原理及設(shè)計(jì)方法。
1 單端反激式開關(guān)電源的控制原理
所謂單端是指高頻變壓器的鐵心工作在B-H曲線的一側(cè)。反激式則指當(dāng)功率MOSFET導(dǎo)通時(shí)，就將電能儲(chǔ)存在高頻變壓器的初級(jí)繞組上，僅當(dāng)MOSFET關(guān)斷時(shí)，才向次級(jí)輸送電能。由于開關(guān)頻率高達(dá)上百kHz，使得高頻變壓器能夠快速存儲(chǔ)、釋放能量，經(jīng)高頻整流濾波后即可獲得直流連續(xù)輸出。而反饋回路通過控制TinySwitch器件的控制端的電流來調(diào)節(jié)占空比以達(dá)到穩(wěn)壓的目的[1]。
2 TinySwitch系列芯片選型及介紹
電流型脈沖寬度調(diào)制集成電路 class="wz_rc">集成電路TNY255是一種高性能的、單端輸出的、固定頻率的電流型PWM 控制器，能很好地應(yīng)用在隔離式單端反激開關(guān)電源的設(shè)計(jì)以及直流一直流變換器設(shè)計(jì)之中，它最大的優(yōu)點(diǎn)是外接元件少，外電路裝配簡(jiǎn)單，成本低廉。它的內(nèi)部電路包括如下主要功能:
①可調(diào)整的充放電振蕩電路，可精確地控制占空比;
②采用電流型操作，并可在133kHZ高頻下工作;
③具有自動(dòng)補(bǔ)償功能;
④帶鎖定的PWM，可以進(jìn)行逐個(gè)脈沖的電流限制;
⑤具有內(nèi)部可調(diào)整的參考電源，可以進(jìn)行欠壓鎖定;
⑥采用圖騰柱輸出電路，提供大電流輸出，輸出電流可達(dá)1A;
⑦工作電流低，且能進(jìn)行低電流啟動(dòng);
⑧可直接對(duì)雙極晶體管和MOSFETS管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
TinySwitch功能框圖如圖1所示。

圖1 Tiny Switch功能框圖
2.1 TinySwitch的工作模式
反激式開關(guān)電源的輸出功率與門限值，變壓器初級(jí)電感和開關(guān)頻率相關(guān)，再結(jié)合芯片特點(diǎn)，由于TinySwitch門限值和變壓器初級(jí)電感均為常數(shù)，因此若想改變輸出功率，只有通過改變開關(guān)頻率來實(shí)現(xiàn)。TinySwitch采用“跳周期”的工作方式，即以改變功率MOSFET有效的開關(guān)頻率，以實(shí)現(xiàn)不同的功率輸出。芯片的使能（EN）引腳正常工作時(shí)，若EN端為高電位MOSFET導(dǎo)通，反之則關(guān)斷。如圖1所示，EN引腳電路中有一個(gè)設(shè)為1.5V的源極跟隨輸入。輸入電流被10μA的滯回電流源箝位。在振蕩器時(shí)鐘信號(hào)（每個(gè)周期之始）的上升沿，對(duì)EN檢測(cè)電路的輸出取樣，若為高，則此周期導(dǎo)通功率MOSFET，否則功率MOSFET在相應(yīng)周期保持關(guān)斷，即跳過該工作周期，由于對(duì)EN引腳取樣僅在每個(gè)周期之始進(jìn)行一次，周期中EN引腳上的其它變化可以不考慮。這樣便可對(duì)芯片進(jìn)行開/關(guān)控制，如果使EN端為高（＜40μA）則執(zhí)行開關(guān)周期，繼續(xù)在下一個(gè)時(shí)鐘周期之初對(duì)EN引腳狀態(tài)進(jìn)行取樣。
于是滿載時(shí)，讓Tiny Switch在大部分時(shí)鐘周期導(dǎo)通，不足滿載時(shí)，TinySwitch將“跳過”更多周期以保持次級(jí)輸出電壓穩(wěn)定。在輕載或空載時(shí)，幾乎跳過所有周期，只有一小部分周期導(dǎo)通以供給電源的功率消耗。容－源－電－子－網(wǎng)－為你提供技術(shù)支持

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