前言

隨著技術的不斷進步，單片開關電源在中小功率領域的應用越來越廣泛。其高效率、小體積、集成度高等優點使其成為精密穩壓電源領域的重要組成部分。美國PI公司推出的TOPSwitch系列芯片是一種新型的三端離線式單片高頻開關電源芯片，其開關頻率高達100 kHz。本文將介紹一種基于TOP223Y芯片設計的單端反激式開關電源方案，可輸出+5 V/3 A和+12 V/1 A。

1. 設計原理

開關電源通過控制功率開關器件的開閉來實現脈寬調制，從而穩定輸出電壓。TOP223Y芯片具有控制極C、源極S、漏極D三個端口，其中僅漏極用于脈寬調制，因此被稱為單端。高頻變壓器在開關導通時儲存能量，在關閉時向次級繞組傳遞能量，實現變壓，因此被稱為反激式。

電路功能包括輸入/輸出整流濾波、功率變換和反饋電路。市電經過整流濾波后，經過TOP223Y脈寬調制和高頻變壓器轉換成高頻矩形波電壓，最終通過輸出整流濾波得到穩定的直流電壓。反饋回路通過采樣、比較和放大對輸出電壓進行調節，以實現穩定輸出。

2. 設計要求

電源應滿足交流輸入電壓范圍85 V至265 V，輸出+5 V/3 A和+12 V/1 A，總輸出功率27 W，功率因數0.5，紋波電壓小于100 mV，電源效率大于80%，損耗分配因數為0.5。

3. 設計實例

本設計采用基于TOP223Y的多路單端反激式開關電源方案，具有優越性能，易于集成。電路結構包括輸入保護、整流濾波、鉗位保護、高頻變壓器、輸出整流濾波、反饋回路和控制電路。

3.1. 反饋回路設計

反饋回路采用TL431可調穩壓器加線性光耦PC817A構成，TL431通過采樣電阻檢測輸出電壓變化，將采樣電壓與2.5 V參考電壓比較，輸出調節信號，通過光耦合器調節TOP223Y控制端電流，實現輸出電壓調節。

3.2. 高頻變壓器

磁芯選擇EE2825，經過計算確定其參數，保證高頻變壓器的工作性能。

4. 實驗結果

經過測試，+5 V/3 A輸出電壓調整率為SV = ±0.18%，輸出紋波電壓39 mV，最大電流3.2 A；+12 V/1 A輸出電壓調整率為SV = ±0.3%，輸出紋波電壓68 mV，最大電流1.10 A。電源效率為83.1%，性能良好。

5. 結論

本文設計的開關電源方案采用高度集成化的芯片，外圍電路簡單，性能可通過參數調節提升。雙輸出異權重設計使電源更加靈活，不同保護電路保障了安全可靠性。該方案在實際應用中表現良好。