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1、SHANDONG 毕业设计说明书基于TOP Switch-FX的机顶盒电源设计学 院： 电气与电子工程学院 专 业： 电子信息工程 学生姓名： 学 号： 指导教师： 2011 年 6 月摘 要电源是将各种能源转换成为用电设备所需电能的装置，是所有靠电能工作的装置的动力源泉。直流开关电源是一种由占空比控制的开关电路构成的电能变换装置，用于交流直流或直流直流电能变换，通常称其为开关电源（Switched Mode Power Supply-SMPS）其功率从零点几瓦到数十千瓦，广泛用于生活、生产、科研、军事等各个领域。开关电源因具有体积小、重量轻、效率高、发热量低、性能稳定等优点而逐渐取代传统技术
2、制造的连续工作电源，被誉为高效节能电源，现己成为稳压电源的主导产品。开关电源是采用全控型电力电子器件作为开关，利用控制开关的占空比来调整输出电压，主电路采用多路输出单端反激变换器结构，采用控制芯片TOP233Y实现电压电流双闭环控制，采用PC817、TL431等专用芯片以及其他的电路元件相配合作为反馈电路，使设计出的开关电源具有自动稳压功能。系统工作频率在50kHZ，输出6路隔离的电压。关键词：开关电源，反激式变换器，高频变压器，TOP233YAbstractPower is a device to convert various energy into electric energy. It
3、 is the sources of all equipment work by electric. DC switching power supply is a switch circuit controlled by duty ratio. It is used for AC-DC or DC-DC transform and is often called Switched Mode Power Supply(SMPS). Its power varies from a few watts to tens of kilowatts and is widely used in daily
4、life, production, scientific research, military and other fields. With small size, light weight, high efficiency, low heat and stable performance, switching power supply is known as energy efficient power supply, which has become the leading products of regulator.The inverter is composed of flyback
5、converter circuit, high frequency transformer and control circuit. The high-frequency technique makes it possible for the power converter to be compact and light weight. We use TOP233Y as the control chip. To regulate the output voltage automatically, we use PC817, TL431 and other circuit elements m
6、atch as a feedback circuit. The protection circuits are designed. The frequency of system is 50kHz and it has 6 isolated output voltage.Keywords: switching power supply, flyback converter, high-frequency transformer, TOP233Y目 录摘 要IABSTRACTII目 录III第一章 引言1 1.1 课题的背景和意义11.2 开关电源的发展2 1.2.1 开关电源的发展史21.2.
7、2 开关电源的技术追求和发展趋势3 1.3 开关电源的技术动态和要点51.4 本课题的主要研究内容6 第二章 PWM开关电源的原理72.1 PWM开关电源的基本原理72.2 PWM开关电源的组成模块72.3 单端反激式电路分析82.3.1 工作原理82.3.2 基本关系式9第三章 系统设计123.1 技术指标123.2 开关电源电路框图123.3 开关电源电路中关键元器件的选择与设计133.3.1 控制器芯片TOP233Y133.3.2 线性光耦合器PC817203.3.3 可调式精密并联稳压器TL431223.4 开关电源的电路设计233.4.1 高频变压器的作用233.4.2 控制电路23
8、3.4.3 电压反馈电路设计253.4.4 输出电路设计263.4.5 保护电路273.4.6 开关电源电路工作原理28第四章 总结与展望314.1 本课题完成的工作314.2 进一步研究展望31参考文献33致 谢35附 录36第一章 引言1.1 课题的背景和意义随着电力电子技术的迅速发展，在人们的工作、生活中电力电子设备的使用也是日益广泛，而许多电子设备都需要可靠的电源来保证它的稳定工作。开关电源自20世纪90年代中期问世以来便显示出强大的生命力，它作为一项颇具发展前景和影响力的新产品，引起了国内外电源界的普遍关注，相继进入各种电子、电器设备领域，通讯、电子检测设备、程控交换机、控制设备等都
9、广泛地使用开关电源，这些进一步促进了开关电源技术的高速发展。直流开关电源与直流线性电源相比有以下特点：1、效率高，功耗小：由于开关管功率损耗小，因而不需要采用大散热器。功耗小使得电子设备内温也低，周围元件不会因长期在高温环境下而损坏，这有利于提高整个电子设备的可靠性和稳定性。2、稳压范围宽：对于某型号开关稳压电源，当输入的交流电压在150、250V范围内变化时，都能达到很好的稳压效果。输出电压的变化在2%以下。而且在输入电压发生变化时，始终能保持稳压电路的高效率，因此，开关稳压电源能适用于电网波动比较大的地区。3、体积小，重量轻：开关稳压电源可将电网输入的交流电压直接整流，再通过高频变压器获得
10、各种不同交流电压，这样就可免去笨重的工频变压器，从而节省了大量的漆包线和硅钢片，使电源体积缩小，重量减轻。4、安全可靠：开关稳压电路一般都具有自动保护电路。当稳压电路、高压电路、负载等出现故障或短路时，能自动切断电源，其保护功能灵敏、可靠。5、开关稳压电源的主要问题是电路比较复杂，输出的纹波电压比较高，瞬态响应差等。随着电力电子技术的发展和进步，开关电源技术在不断地创新，目前，开关电源正朝着短、小、轻、薄、节能、安全的方向发展，涌现出许多开关电源的新技术和新产品。开关电源技术是一种普适性、渗透性的绿色化技术，使产品性能可靠、成熟、经济、实用，它在国民经济以及国防，高科技发展中都有广泛的应用前景
11、。1.2 开关电源的发展1.2.1 开关电源的发展史随着电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多，电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切。任何电子设备都离不开可靠的电源，它们对电源的要求也越来越高。电子设备的小型化和低成本化使电源以轻、薄、小和高效率为发展方向。传统的晶体管串联调整稳压电源是连续控制的线性稳压电源。这种传统稳压电源技术比较成熟，并且已有大量集成化的线性稳压电源模块，具有稳定性能好、输出纹波电压小、使用可靠等优点。但其通用都需要体积大且笨重的工频变压器与体积和重量都很大的滤波器。由于调整管工作在线性放大状态，为了保证输出电压稳定，其集电极与发射
12、极之间必须承受较大的电压差，导致调整管功耗较大，电源效率很低，一般只有45%左右。另外，由于调整管上消耗较大的功率，所以需要采用大功率调整管并装有体积很大的散热器，很难满足现代电子设备发展的要求。20世纪50年代，美国宇航局以小型化、重量轻为目标，为搭载火箭开发了开关电源。在近半个多世纪的发展过程中，开关电源因具有体积小、重量轻、效率高、发热量低、性能稳定等优点而逐渐取代传统技术制造的连续工作电源，并广泛应用于电子整机与设备中。20世纪80年代，计算机全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代。20世纪90年代，开关电源在电子、电器设备、家电领域得到了广泛的应用，开关电源技术进入快速发展期
13、。并且自开关稳压电源问世后，在很多领域逐步取代了线性稳压电源和晶闸管相控电源。早期出现的是串联型开关电源，其主电路拓扑与线性电源相仿，但功率晶体管工作于开关状态。随着脉宽调制（PWM）技术的发展，PWM开关电源问世，它的特点是用20kHz的载波进行脉冲宽度调制，电源的效率可达65%70%，而线性电源的效率只有30%40%。因此，用工作频率为20kHz的PWM开关电源替代线性电源，可大幅度节约能源，从而引起了人们的广泛关注，在电源技术发展史上被誉为20kHz革命。随着超大规模集成(ultra-large-scale-integrated-ULSI)芯片尺寸的不断减小，电源的尺寸与微处理器相比要大
14、得多；而航天、潜艇、军用开关电源以及用电池的便携式电子设备(如手提计算机、移动电话等)更需要小型化、轻量化的电源。因此，对开关电源提出了小型轻量要求，包括磁性元件和电容的体积重量也要小。此外，还要求开关电源效率要更高，性能更好，可靠性更高等。这一切高新要求便促进了开关电源的不断发展和进步。40多年来，开关电源经历了三个重要发展阶段：第一个阶段是功率半导体器件从双极型器件(BPT、SCR、GTO)发展为MOS型器件（功率MOSFET、IGBT、IGCT等），使电力电子系统有可能实现高频化，并大幅度降低导通损耗，电路也更为简单。第二个阶段自20世纪80年代开始，高频化和软开关技术的研究开发，使功率
15、变换器性能更好、重量更轻、尺寸更小。高频化和软开关技术是过去20年国际电力电子界研究的热点之一。第三个阶段从20世纪90年代中期开始，集成电力电子系统和集成电力电子模块(IPEM)技术开始发展，它是当今国际电力电子界亟待解决的新问题之一。1.2.2 开关电源的技术追求和发展趋势开关型稳压电源采用功率半导体器件作为开关，通过控制开关的占空比调整输出电压。以功率晶体管（GTR）为例，当开关管饱和导通时，集电极和发射极两端的压降接近零；当开关管截止时，其集电极电流为零。所以其功耗小，效率可高达70%95%。而功耗小，散热器也随之减小。开关型稳压电源直接对电网电压进行整流、滤波、调整，然后由开关调整管
16、进行稳压，不需要电源变压器。此外，开关工作频率为几十千赫，滤波电容器、电感器数值较小。因此开关电源具有重量轻、体积小等优点。另外，由于功率小，机内温升低，提高了整机的稳定性和可靠性。而且其对电网的适应能力也有较大的提高，一般串联稳压电源允许电网波动范围为220V(10%)，而开关型稳压电源在电网电压在110260V范围内变化时，都可获得稳定的输出电压。开关电源的高频化是电源技术发展的创新技术，高频化带来的效益是使开关电源装置空前地小型化，并使开关电源进入更广泛的领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在节约资源及保护环境方面都具有深远的意义
17、。目前市场上开关电源中功率管多采用双极型晶体管，开关频率可达几十千赫；采用MOSFET的开关电源转换频率可达几百千赫。为提高开关频率，必须采用高速开关器件。对于兆赫以上开关频率的电源可利用谐振电路，这种工作方式称为谐振开关方式。它可以极大地提高开关速度，理论上开关损耗为零，噪声也很小，这是提高开关电源工作频率的一种方式。采用谐振开关式的兆赫级变换器已经实用化。开关电源的技术追求和发展趋势可以概括为以下四个方面。1. 小型化、薄型化、轻量化、高频化开关电源的体积、重量主要是由储能元件（磁性元件和电容）决定的，因此开关电源的小型化实质上就是尽可能减小其中储能元件的体积。在一定范围内，开关频率的提高
18、，不仅能有效地减小电容、电感及变压器的尺寸，而且还能够抑制干扰，改善系统的动态性能。因此，高频化是开关电源的主要发展方向。2. 高可靠性开关电源使用的元器件比连续工作电源少数十倍，因此提高了可靠性。从寿命角度出发，电解电容、光耦合器及排风扇等器件的寿命决定着电源的寿命。所以，要从设计方面着眼，尽可能使用较少的器件，提高集成度。这样不但解决了电路复杂、可靠性差的问题，也增加了保护等功能，简化了电路，提高了平均无故障时间。3. 低噪声开关电源的缺点之一是噪声大。单纯地追求高频化，噪声也会随之增大，采用部分谐振转换回路技术，在原理上既可以提高频率又可以降低噪声。所以，尽可能地降低噪声影响是开关电源的
19、又一发展方向。4. 采用计算机辅助设计和控制采用计算机技术设计最新变换拓扑和最佳参数，使开关电源具有最简结构和最佳工况。在电路中引入微机检测和控制，可构成多功能监控系统，可以实时检测、记录并自动报警等。开关电源的发展从来都是与半导体器件及磁性元件等的发展休戚相关的。高频化的实现，需要相应的高速半导体器件和性能优良的高频电磁元件。发展功率MOSFET、IGBT等新型高速器件，开发高频用的低损磁性材料，改进磁元件的结构及设计方法，提高滤波电容的介电常数及降低其等效串联电阻等，对于开关电源小型化始终产生着巨大的推动作用。总之，人们在开关电源技术领域里，边研究低损耗回路技术，边开发新型元器件，两者相互
20、促进并推动着开关电源以每年超过两位数的市场增长率向小型、薄型、高频、低噪声以及高可靠性方向发展。11.3 开关电源的技术动态和要点开关电源自20世纪90年代中期问世以来便显示出强大的生命力，它作为一项颇具发展前景和影响力的新产品，引起了国内外电源界的普遍关注。开关电源具有高集成度、高性价比、最简外围电路、最佳性能指标等特点，现已成为开发中、小功率开关电源、精密开关电源及开关电源模块的优选集成电路。目前，开关电源正朝着短、小、轻、薄、节能、安全的方向发展，涌现出许多开关电源的新技术和新产品。开关电源技术包含以下重要的组成部分：1. 元器件技术 包括涉及开关器件的电力电子器件技术和涉及变压器、电感
21、等主要磁性元件的磁技术，以及涉及电容等其他无源元件的技术。2. 电路技术 主要研究各种基本开关电路和相应的软开关电路，以及各种吸收电路等。3. 控制技术 主要研究适用于开关电源的各种开关控制方法，如电压模式控制和各种电流模式控制等。4. 电磁兼容技术 研究开关电源中电磁干扰的产生、传播和抑制等问题。5. 散热技术 利用传热学理论，分析和解决开关电源主要发热元件的散热问题。自20世纪90年代以来，开关电源的发展更是日新月异。许多新的领域和新的要求又对开关电源提出了更新更高的挑战。如果从一个开关电源的输入和输出窗口观察，我们可以发现，输入的要求变得更严了，不符合IEC1000-3-2标准的产品将陆
22、续被淘汰；输出则派生出了许多特殊的应用领域，研制和开发的难度变得更大了。正是由于外界的这些要求推动了两个开关电源的分支技术一直成为当今电力电子的研究课题，它们是有源功率因数校正技术和低压大电流高功率DC/DC变换技术。另外由于技术性能和要求的提高，使得许多相关技术课题的研究，例如EMI技术、PCB Layout问题、热理论的分析、集成磁技术、新型电容技术、新型功率器件技术、新型控制以及结构和工艺等正在迅速增加。1.4 本课题的主要研究内容本课题来源于生产实际。机顶盒电源性能要求较高，本设计采用开关型电源具有功耗低、效率高、稳压效果好的特点。开关电源以其效率高、稳压范围宽、体积小、重量轻等优点而
23、广泛应用于各种电子设备中。在微机主机、彩色显示器、打印机以及彩色电视机、录象机、VCD、DVD、STB等高档电子设备中已经取代了传统的连续可调的串联稳压电源。开关型电源应用模拟电子和数字电路基本原理与电力电子变流技术边缘学科相结合，形成了一门发展非常迅速的新技术。开关型稳压电源既是各种电子设备的重要组成部分，又是一个相对独立的系统，对整机质量起着至关重要的作用。论文的主要设计内容如下：开关电源是采用全控型电力电子器件作为开关，利用控制开关的占空比来调整输出电压，主电路采用采用多路输出单端反激变换器结构，采用控制芯片TOP233Y实现电压电流双闭环控制，采用PC817、TL431等专用芯片以及其
24、他的电路元件相配合，使设计出的开关电源具有自动稳压功能。系统工作频率在50kHz，输出5路隔离的电压。 第二章 PWM开关电源的原理2.1 PWM开关电源的基本原理在线性电源中，让功率晶体管工作在线性模式，与线性电源不同的是，PWM开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断状态。在这两种状态中，加在功率晶体管上的伏安乘积总是很小的（在导通时，电压低，电流大；关断时，电压高，电流小）。功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所产生的损耗。与线性电源相比，PWM开关电源更为有效的工作过程是通过“斩波”，即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来实现的。脉冲的占空比是开关电源的控制器来调节。
25、一旦输入电压被斩成交流方波，其幅值就可以通过变压器来生高或降低。通过增加变压器的二次绕组数就可以增加输出的电压组数。最后这些交流波形经过整流滤波后就得到直流输出电压。控制器的主要目的是保持输出电压稳定，其工作过程与线性形式的控制器很类似。也就是说控制器的功能模块电压参考和误差放大器，可以设计成与线性调节器相同。它们的不同之处在于，误差放大器的输出（误差电压）在驱动功率管之前要经过一个电压脉冲转换单元。开关电源的工作原理是：1、交流电源输入经整流滤波成直流；2、通过高频PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管，将那个直流加到开关变压器初级绕组上；3、开关变压器次级感应出高频电压，经整流滤波供给负载；
26、4、输出部分通过一定的电路反馈给控制电路，控制PWM占空比，以达到稳定输出的目的。2.2 PWM开关电源的组成模块图2-1所示即为本文所研究的开关电源的电路框图：图2-1 开关电源的电路框图DC/DC转换器是开关电源中最重要的组成部分之一，其有一下几种基本类型：降压型、升压型、升降压型、正激式、反激式、推挽式、半桥式和全桥式转换器。因系统需求，本文在主电路上采用单端反激式拓扑结构。下面就对这一结构主电路进行讨论分析。2.3 单端反激式电路分析2.3.1 工作原理图2-2为单端反激式变换器的拓扑结构：图2-2 单端反激式变换器的拓扑结构图中变压器的原边电感和副边电感的极性相反，为输入直流电压，开
27、关S为高频斩波开关，C为输出滤波电容，R为电阻负载，为原边电感电流，为副边电感电流；和为输出电压和电流，参考方向如图中所示。单端反激式变换器又称电感储能式变换器，其变压器兼有储能、变压、隔离三重作用。所谓单端，指变压器磁芯仅工作在其磁滞回线的一侧。当高压开关管S导通时，直流输入电压加在原边绕组L1两端，在变压器原边电感线圈中储存能量，由于副边绕组感应电压为上负下正，使二极管D反偏而截止，副边回路无电流流过，此时电源能量转化为磁能存储在电感中。当S截止时，原边电压极性反向，使副边电压极性反转过来，从而二极管D导通，储存在变压器中的能量传递给负载，同时给输出电容C充电，此时磁能转化为电能释放出来。
28、当开关管重新导通时，负载电流由电容C来提供，同时变压器原边重新储能，如此反复。从以上电路分析可以看出，S导通时，副边回路无电流；S截止时，副边回路有电流，这就是称之为“反激”的含义。根据副边绕组放电时间的不同，单端反激式电源分为3种工作模式：不连续工作模式（DCM）、临界工作模式和连续工作模式（CCM）。2.3.2 基本关系式1、共同关系式开关管导通期间，流过绕组N1的电流线性增长，流过N1的电流增量为 （2-1）式中T为开关周期，D为占空比。开关管截止期间，流过绕组N2的电流线性减小，设电流线性减小的时间是，则流过N2的电流增量为 （2-2）开关管截止期间，N1上感应电压与电源电压一起加在开
29、关管的CE结上，开关管承受的电压为2、连续工作模式如果电流连续（含临界工作模式），输出电压的表达式为 （2-3） （2-4）3、不连续工作模式由于在T导通期间储存的能量，因此电源输入功率为 （2-5）如果电流不连续，T导通的起始电流为0，则，假设电路没有损耗、转换效率为1，输入功率应与输出功率相等，设输出负载电阻为，则有 （2-6）从而可以得到不连续工作模式输出电压的表达式为 （2-7）从上式可以看出，在不连续工作模式工作时，输出电压与输入电压和导通时间成正比，与负载电阻的平方根成正比，负载电阻越大，输出电压越高。因此，这种变换器的负载不能开路。第三章 系统设计3.1 技术指标本课题来源于生产
30、实际。机顶盒电源性能要求较高，本设计采用开关型电源具有功耗低、效率高、稳压效果好的特点。设计要求如下：、输入电压：AC220 V，10%，50HZ、输出电源4档如下： U01 = 3.3V I01 = 3A U02 = 5V I02 = 2.5A U03 = 18V I03 = 550mA U04 = 30V I04 =100mA U05= -5V I05=100mA、稳压范围：当电网波动范围在185V255V时，能保持输出电压的变化在2%以下。、输出纹波电压： U3mv3.2 开关电源电路框图开关电源电路框图如图3-1：图3-1 开关电源电路框图3.3 开关电源电路中关键元器件的选择与设计3
31、.3.1 控制器芯片TOP233Y TOPSwitch-FX系列是美国Power公司于2000年最新研制的具有高性价比的5端单片开关电源集成电路。设计先进，功能完善，外围电路简单，使用非常灵活，“FX”即有灵活“flexible”之意。TOPSwitch-FX配置外围电路后，能实现多达1 4种控制功能，其中包括适配微控制(MCU)或通过局域网(LAN)来遥控开关电源通断的功能。因此TOPSwitch-FX是目前设计75W以下高效率、多功能、单路或多路输出反激式开关电源的最佳选择。此外，该系列产品还可构成PC机的待机电源(Standby Supply)、机顶盒电源(Set-TOP Box Pow
32、er Supply)、电源适配器和由微处理器控制的开关电源。性能特点及产品分类1性能特点(l)该系列产品除具备TOPSwitch-II系列的全部优点之外，还增加了软启动、外部没定极限电流、过压关断、欠压保护、过热滞后关断、遥控和同步等功能。适配微控制器或局域网远程启动或关断开关电源。(2)改变开关频率选择端和多功能端的外部接线，可实现1 4种控制功能：全频工作方式、半频工作方式、过压和欠压保护、仅过压保护、仅欠压保护、从外部设定极限电流及控制开关电源通断等。(3)采用高压CMOS电路的专利技术，实现了高压MOSFET与低压控制电路的单片集成化。(4)增加了外部可编程设定极限电Ilimin的功能
33、，只须改变多功能端外接电阻的阻值，即可重新设定Ilimin值，设定范围是(40%-90%)Ilimin. (5)为降低传导噪声干扰，专门增加了频率抖动功能。开关能以250Hz的频率抖动，抖动偏移量f=4kHz。将开关频率限制在很窄的波段内抖动，能降低130kHz固定频率的高次谐波干扰。(6)当开关电源的负载减轻时，它采取跳过周期的方式来降低占空比，使输出电压长保持稳定，即使空载时也不用接假负载。2产出分类TOPSwitch-FX系列可划分成3种类型9种型号，其最大输出功率见表1。后缀P，G分别表示DIP-8、SMD-8封装；Y代表TO-220-7B封装。表1 TOPSwitch-FX系列产品分
34、类及最大输出功率Pom输入电压型号功率/W固定输入电压（AC230V）宽范围输入电压（AC 85265V）密封式电源模块敞开式电源密封式电源模块敞开式电源类型1TOP232P G9156.510TOP232Y1025715类型2TOP233P G1325915TOP233Y20501530类型3TOP234P G16301120TOP234Y307520153.3.1.1 TOP233Y的引脚功能 TOP233Y的引脚排列如图3-2所尔。其中，TO-220-7B封装有5个引出端，它们分别为控制端C、多功能端M、源极S、开关频率选择端F和漏极D。DIP-8和SMD-8封装没有F端等效于4端器件。
35、多功能端主要有6种功能：(1)路过压(OV)保护；(2)线路欠压(UV)保护；(3)利用线路电压前馈来降低占空比Dmax；(4)从外部设定芯片的极限电流Ilimin(5)遥控（亦称远程通断）；(6)外同步。将开关频率选择端接源极时，开关频率f= 130kHz;接控制端时开关频率变成f2=65kHz。若将M、F端均接S极，则于三端模式下的TOPSwitch相似. （a） TO-220-7B封装 （b）DIPS-8和MD-8封装图3-2 TOP233Y的引脚排列3.3.1.2 TOP233Y的工作原理 图3-3 TOP233Y的内部框图TOP233Y的内部框图如图3-3所示，主要由15部分组成：
36、（1）控制电压源（由控制电压Uc向并联凋整器和门驱动级提供偏压，而控制端电流lc则能调节占空比）； （2）带隙基准电压源（给内部提供各种基准电压）； （3）频率抖动振荡器(产生锯齿波SAW、时钟信号CLK和最大占空比信号Dmax； (4)并联调整器/误差放大器； （5）脉宽调制器（含PWM比较器和触发器，通过改变控制端电流Ic的大小，连续调节脉冲占空比）； （6）过流保护电路； （7）驱动级和输出级(内含耐压为700V的功率开关管MOSFET)； (8)具有滞后特性的过热保护电路(当芯片结温Tj135时关断输出级；当Tj Dmin =1.5%。4内部极限电流与外部编程极限电流 TOPSwitc
37、h-FX的漏极极限电流，既可由内部设定，亦可从外部设定。这是它与TOPSwitch-的另一显著区别。其内部自保护极限电流值如表2所列。TOPSwitch-FX在每个开关周期内都要检测MOSFET漏一源极通态电阻RDS(ON)上的漏极峰值电流ID(PK)时，当ID(PK)Ilimin时，过流比较器就输出高电平，依次经过触发器、主控门和驱动级，将MOSFET关断，起到过流保护作用。为了方便用户使用，也可以外部通过改变多功能端的流出电流IM（用负值表示，单位是A）来设定极限电流Ilimin值。Ilimin的设定范围是(40%100%)Ilimin。令K1=Ilimin/Ilimin，K1表示极限电流
38、的衰减因数，它与IM的关系曲线如图3所示。使用时只须在M-S极之间接一只极限电流设定电阻RIL，通过改变RIL的阻值来调节IM的大小，即可从外部设定值Ilimin。以TOP233Y为例，表2 内部自保护极限电流值TOPSwitch-FX系列产品型号TOP232TOP233TOP234自我保护极限电流值/A典型值：Ilimin0.5001.0001.500最小值：Iliminmin0.4650.9301.395最大值：Iliminmax0.5351.0701.605其Ilimin=1.00A（典型值）。当RIL= 25k欧姆时，Ilimin=40%Ilimin=0.4A；当Ril=6.7k时，I
39、limin= 100%Ilimin=1.0A。显然，每改变一次RIL的阻值，就重新设定一次Ilimin，这就是“可编程”的真正含义。 5遥控及外同步通过控制流人（或流出）多功能端的电流IM，就能接通或关断TOPSwitch-FX。这样很容易用几种不同方式来遥控TOPSwitch-FX。例如，将通断信号( ON/OFF)经过晶体管或光耦合器加到M-S极之间，即可启动或关断开关电源。这种遥控方式不仅损耗小、电路成本低，而且能省掉机械开关，并可利用微处理器控制导通与关断脉冲。在喷墨打印机和激光打印机中常采用这种控制方法。3.3.2 线性光耦合器PC817光电耦合器是以光为媒介来传播电信号的器件。通常
40、是把发光器（发光二极管LED）和受光器（光敏晶体管）封装在同一管壳内如图3-1。当输入端加电信号时，发光器发出光线，照射在受光器上，受光器接受光线后导通，产生光电流从输出端输出，从而实现了“电-光-电”的转换。普通光电耦合器只能传输数字信号（开关信号），不适合传输模拟信号。线性光电耦合器是一种新型的光电隔离器件，能够传输连续变化的模拟电压或电流信号，这样随着输入信号的强弱变化会产生相应的光信号，从而使光敏晶体管的导通程度也不同，输出的电压或电流也随之不同。 PC817属于线性光电耦合器，不但可以起到反馈作用还可以起到隔离作用。PC817内部框图如图3-4所示：图3-4 PC817内部框图图3-5为PC817集电极发射极电压V 与发光二极管正向电流的关系：图3-5 PC817集电极发射极电压V 与发光二极管正向电流关系3.3.3 可调式精密并联稳压器TL431本设计的基准电压和反馈电路采用常用的三端稳压器TL431来完成。在反馈电路的应用中运用采样电压通过TL431限压，再通过光电耦合器PC817把电压
