设计恒功率电路TOP227Y

2023-06-25 理论教育版权反馈

【摘要】：设VBE2=0.7V，当室温上升20℃时，温度系数αt=-2.1mV/℃，则恒流的准确度为计算结果与设计指标相吻合。所以输出电压Vo=VZ1+VF+VR10=6.2V+1.2V+0.125V=7.525V≈7.53V反馈电压的计算反馈电压的计算包括两个内容：①在恒流模式下计算反馈绕组的匝数NF。为了使开关电源从恒流模式转换到自动重新启动状态，能给TOP227Y提供合适的偏压，要求VFB至少比恒流模式下控制电压的最大值高出3V。

（1）电流控制回路设计

电流控制回路由VT₁、VT₂、R₁₀、R₁₁、R₉、R₈、R₁₂、C₁₀和IC₂等组成。下面将介绍输出电流的期望值。R₁₂是VT₂的基极偏置电阻，因基极电流很小，而R₁₁上的电流很大，所以VT₂的发射极压降V_BE2全部落在R₁₁上。

设V_BE2=0.7V，当室温上升20℃时，温度系数α_t=-2.1mV/℃，则

恒流的准确度为

计算结果与设计指标相吻合。

（2）电压控制回路设计

恒压输出电压由下式确定：

V_o=V_Z1+V_F+V_R10=V_Z1+V_F+I_R10R₁₀

式中，V_Z1=6.2V，V_F=1.2V。令R₁₀上的电流为I_R10，VT₁集电极上的电流为I_C1，光耦合器上的电流为I_F，显然I_R10=I_C1=I_F。这3个参量随输入电压（V₁）、输出电流I_o以及电流传输比（CTR）的变化而变化。TOP227Y的控制电流I_C的变化范围从2.5mA（对应于最大占空比D_max）到6.5mA（对应于最小占空比D_min），现取中间值I_C=4.5mA，则有

现取CTR=120%～160%的中间值140%。将I_C=4.5mA，CTR=140%代入上式，得到I_R11=4.5mA/1.4=3.21mA。令R₁₀=39Ω，则V_R10=3.21×10^-3A×39Ω=0.125V。所以输出电压

V_o=V_Z1+V_F+V_R10=6.2V+1.2V+0.125V=7.525V≈7.53V

（3）反馈电压的计算

反馈电压的计算包括两个内容：①在恒流模式下计算反馈绕组的匝数N_F。要在恒流模式下计算反馈绕组的匝数，是因为在恒流时，输出电压V_o和反馈电压V_FB都在快速降低。V_o仅为2V，只有V_FB足够高时，才能进入恒流区正常工作；②在恒流模式下，计算反馈电压V_FB。当V_o=7.5V时，V_FB也会达到最大值，只有算出V_FB值，才能为选择光耦合器的耐压值提供依据。反馈电压由下式计算：

式中，V_F4和V_F3分别为VD₄和VD₃的正向导通电压降，N_S为二次绕组的匝数。由上式可推导出：

在恒流模式下，当负载加重（即负载电阻减小）时，V_o和V_FB会自动降低，以维持恒流输出。为了使开关电源从恒流模式转换到自动重新启动状态，能给TOP227Y提供合适的偏压，要求V_FB至少比恒流模式下控制电压的最大值高出3V。假设V_F=9V，V_o=V_omin=2V，V_F4=0.6V，V_F3=1V，R₁₁=0.68Ω，N_S=12匝，代入上式，计算出反馈绕组匝数N_F：

在恒流模式下，V_o=7.5V，最大输出电流I_o=1.03A代入上述公式求出V_FB：

这就是反馈电压的额定值，选择光耦合器时，光敏晶体管的反向击穿电压必须大于20.0V，图6-1中所用的PC817A的反向击穿电压为35V，完全满足需要，是安全的。该电路在恒功率失调情况下，还设计有精密稳压负反馈控制的脉宽平衡调制系统，为确保LED驱动安全又设置了一道安全屏障。下面计算输出反馈电阻R₁₆：反馈电流电路图中的R₁₅、R₁₆及R₁₁选用精密金属膜电阻。

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