但該TOPSwitch系列的集成芯片其典型輸入電壓設(shè)計為不高于275V的情況下工作,，在工業(yè)現(xiàn)場,，電網(wǎng)的電壓往往受用電負載的變化而變動，特別是負載較大時情況尤其嚴重,，另外現(xiàn)場環(huán)境的干擾尖峰也會疊加在輸入電壓上一起進入電源電路,，致使在惡劣環(huán)境下正常供電的電源芯片或其它的元件極其容易損壞。超寬范圍輸入的電源可在輸入80～400V的范圍內(nèi)正常工作,，同時也為現(xiàn)場任意采用220V相電壓或380V線電壓，還是一次高壓互感器出來的100V電壓,，均可直接使用提供了方便,。
基于TOP242N的多路實用開關(guān)電源的設(shè)計
本文利用了TOP242N設(shè)計了一個實用的三路輸出的開關(guān)電源，其輸出分別為5V／0．6A,、5V／0．1A,、15V／0．15A，電路原理圖如圖1所示,。要求輸入電壓范圍為交流80～400V,，輸出總功率約為6W左右。
前端電路設(shè)計
當輸入電壓要求為AC400V時,，考慮輸入時電源的波動變化為±15％,，則最高輸入電壓將達到460V左右,，此輸入電壓經(jīng)整流濾波后，其電壓可達650V左右,，再考慮加上輸出反饋的電壓Uor和漏感形成的尖峰電壓疊加后其最高電壓將超過800V,，而該芯片的最高電壓為700V，為了保證TOP242能正常安全工作,，在設(shè)計前端電路時增加了一個MOS管,，讓MOS管與TOP242串接，并實現(xiàn)與TOP管同步開關(guān)來提高整體耐壓,。本設(shè)計采用的MOS管是IR公司的IRFBC20,，其耐壓為600V，導通關(guān)斷時間為幾十個ns,，這可以大大減少開關(guān)損耗,。MOS管的通斷由TOP242N控制，這樣可以使MOS管和TOP242N內(nèi)部的開關(guān)管時序保持一致,，見圖1,。
外圍控制電路設(shè)計
該電路將TOP242N的極限電流設(shè)置為內(nèi)部最大值，將TOP242N設(shè)為全頻工作方式,，開關(guān)頻率為132kHz,，把多功能腳M與S短接。
穩(wěn)壓反饋電路設(shè)計
反饋回路的形式由輸出電壓的精度決定,，本設(shè)計采用“光耦加TL431”的反饋方式,，見圖1。它可以將輸出電壓的變動控制在±1％以內(nèi),，反饋電壓由5V輸出端取樣,。電壓反饋信號通過電阻分壓器R10、R11獲得取樣電壓后,，將與TL431中的2．5V基準電壓進行比較并輸出誤差電壓,，然后通過光耦改變TOP242N的控制端電流Lc，再通過改變占空比來調(diào)節(jié)輸出電壓使其保持不變,。光耦的另一作用是對冷地和熱地進行隔離,。尖峰電壓經(jīng)R8、C4濾波后,，可使偏置電壓即使在負載較重時,，也能保持穩(wěn)定，調(diào)節(jié)電阻R10,、R11可改變輸出電壓的大小,。
高頻變壓器設(shè)計
一般應(yīng)選用能夠滿足高頻開關(guān)的錳鋅鐵氧體磁心，為便于繞制，磁心形狀可選用EI或EE型,，變壓器的初,、次級繞組應(yīng)相間繞制。高頻變壓器的設(shè)計由于要考慮大量的相互關(guān)聯(lián)變量,，因此計算較為復(fù)雜,，為減輕設(shè)計者的工作量，PI公司為TOPSwitch開關(guān)電源的高頻變壓器設(shè)計制作了專用的設(shè)計軟件,，設(shè)計者可以方便地應(yīng)用該軟件設(shè)計高頻變壓器,。
次級輸出電路設(shè)計
輸出整流濾波電路由整流二極管和濾波電容構(gòu)成。整流二極管選用肖特基二極管可降低損耗并消除輸出電壓的紋波,，但肖特基二極管應(yīng)加上功率較大的散熱器,；電容器一般應(yīng)選擇低ESR等效串聯(lián)阻抗的電容。為提高輸出電壓的濾波效果,，濾除高頻開關(guān)過程所產(chǎn)生的電壓噪聲和電壓尖峰,，在整流濾波環(huán)節(jié)的后面通常應(yīng)再加一級LC濾波環(huán)節(jié)。
保護電路設(shè)計
為了保護電源在瞬間高壓下能正常工作,，在電源的輸入端還設(shè)計了附加的過電壓保護措施,，見圖1，即在輸入端并接了較大功率的壓敏電阻,，并且在后級加上共模電感和負溫度系數(shù)的熱敏電阻,，可有效的抑制開機瞬間的電壓浪涌沖擊。為防止在開關(guān)周期內(nèi),，TOP242N關(guān)斷時漏感產(chǎn)生的尖峰電壓使TOP242N損壞,，電路中設(shè)計了由鉗位齊納管VD5、阻斷二極管VD6組成的保護網(wǎng)絡(luò),。該網(wǎng)絡(luò)在正常工作時,，VD5上的損耗很小,；而在啟動或過載時,，VD5即會限制漏極電壓。
電源性能測試及結(jié)果分析
根據(jù)以上設(shè)計方法,，對采用TOP242N設(shè)計的多路輸出開關(guān)電源的性能進行了測試,。實測結(jié)果表明，該電源在交流輸入60～500V時,，且在60°高溫條件下，電源都能可靠穩(wěn)定工作,，電源的效率約為85％以上,，紋波電壓、輸出電壓穩(wěn)定精度都在規(guī)定的范圍內(nèi)。在EMC測試中,，浪涌±4000V,，快速脈沖群土4000V也能正常工作，各項性能指標經(jīng)測試均較滿意,。
如本文所述,，由于在前端設(shè)計時增加了串接的場效應(yīng)管同步開關(guān)，使集成芯片TOP242的工作電壓范圍大大擴展,，有效地提高了開關(guān)電源在工業(yè)現(xiàn)場各種環(huán)境下工作的可靠性和便利性,，實用性能強。本文的設(shè)計原理可應(yīng)用在TOPSwitch系列或其它系列的電源集成芯片的耐壓擴展,，有較好的應(yīng)用效果,。