摘要：分析一種采用TOP234Y型多功能單片機(jī)開關(guān)電源與8051型單片機(jī)結(jié)合設(shè)計(jì)多路開關(guān)電源的方案，同時(shí)介紹TOP34Y的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理，給出該開關(guān)電源的主電路及外圍電路的設(shè)計(jì)方法。
關(guān)鍵詞：開關(guān)電源 TOP234Y 8051型單片機(jī)
引言
電源歷來(lái)是各種電子設(shè)備中不可缺少的組成部分，其性能優(yōu)劣直接關(guān)系到電子設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)及能否安全可靠地工作。單片開關(guān)電源自問(wèn)世以來(lái)便顯示出其強(qiáng)大地優(yōu)越性，是設(shè)計(jì)開發(fā)各種高效率中、小功率開關(guān)電源的優(yōu)勢(shì)器件。隨著生產(chǎn)、生活中自動(dòng)化程度的不斷提高，開關(guān)電源也朝著智能化方向發(fā)展，由微控制器控制的開關(guān)電源將單片開關(guān)電源與單片機(jī)控制相結(jié)合，更加體現(xiàn)了開關(guān)電源的可靠性和靈活性。本文介紹一種TOPSwitch-FX系列與單片機(jī)結(jié)合設(shè)計(jì)的開關(guān)電源。
1 TOPSwitch-FX系列簡(jiǎn)介
TOPSwitch-FX系列是美國(guó)PI公司推出的具有高性價(jià)比的5端單片開關(guān)電源集成電路，包括TOP232P/G/Y-TOP234P/G/Y。
1．1 TOPSwitch-FX系列的引腳功能
TOP234Y采用TO-220-7B封裝，有5個(gè)引腳，分別是控制端C、多功能端M、源極S、開關(guān)頻率選擇端F、漏極D。各管腳的功能如下：
控制端C：誤差放大器和反饋電流的輸入端，用于占空比控制。

圖1

多功能端M：線路過(guò)壓、欠壓保護(hù)輸入端；連接線電壓前饋以降低最大占空比；電流極限外部設(shè)定端；遠(yuǎn)端開/關(guān)遙控及同步；將該端與S端短接將禁止芯片功能，使其工作在簡(jiǎn)單的3端模式下。
源極S：連接內(nèi)部MOSFET功率管的源極，最初級(jí)控制電路的公共端和參考點(diǎn)。
開關(guān)頻率選擇端F：用于選擇開關(guān)頻率的輸入端，該端與S端相連可得到130kHz開關(guān)頻率，這有助于減小高頻變壓器的體積。該端與C端連接可得到65kHz開關(guān)頻率。待機(jī)模式下選擇半頻（65kHz）工作模式能將電源功耗降至最低。P與G系列的TOPSwith沒(méi)有開關(guān)頻率選擇端F。
漏極D：連接內(nèi)部高壓MOSFT功率管的漏極，通過(guò)內(nèi)部開關(guān)高壓電流源提供啟動(dòng)偏置電流。
1．2 TOPSwitch-FX系列的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
TOPSwitch-FX系列的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如釁1所示，主要由以下部分組成：控制電壓端、基隙基準(zhǔn)電壓源、頻率抖動(dòng)振蕩器、并聯(lián)調(diào)整器/誤差放大器、脈寬調(diào)制器、過(guò)流比較器、門驅(qū)動(dòng)級(jí)和輸出級(jí)、逐步形具有滯后特性的過(guò)熱保護(hù)電路、關(guān)斷/自動(dòng)重啟動(dòng)電路、高壓電流源泉、軟啟動(dòng)電路、欠電壓比較器、電流極限調(diào)節(jié)器、線路檢測(cè)器、多功能端的內(nèi)部電路。其工作原理是通過(guò)反饋電流來(lái)調(diào)節(jié)占空比。
2 TOP234Y與8051的開關(guān)電源設(shè)計(jì)
筆者設(shè)計(jì)的開關(guān)電源具有3路輸出電壓，分別是U01（5V，2.5A）、U02（5V，150mA）、U03（12V，1A），總功率25W。其中的U02主要是為8051或8051需增加的其他外設(shè)器件（如EEPROM）供電，U01和U03是為需大電壓大電流的設(shè)備供電。設(shè)計(jì)中主要使用1個(gè)TOP234Y、3個(gè)光耦合器LTV817A及1個(gè)8051單片機(jī)。具體設(shè)計(jì)電路和器件參數(shù)如圖2所示。
2．1 主電路設(shè)計(jì)
將除TOP234Y和8051外的電路稱為主電路。電壓輸入電流為交流85V～265V，可適用于大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合。為承受可能從電網(wǎng)竄入的雷擊電壓，在交流輸入端并聯(lián)1只壓敏電阻器VSR，并且加入1只熔斷器，以保證整個(gè)電路的安全。為了抑制電路的電磁干擾，在交流側(cè)串入電磁干擾濾波器（由C0，L1組成）來(lái)抑制開關(guān)電源的上升時(shí)間以及變壓器振動(dòng)等產(chǎn)生的噪音。
交流電經(jīng)過(guò)橋式整流器和C1整流濾波后產(chǎn)生高壓直流來(lái)給高頻變壓器的一次繞組供電。VS1和VD1能將漏感產(chǎn)生的尖峰電壓箝位到安全值，并能衰減振鈴電壓。VS1采用反向擊穿電壓為200V的P6KF200型瞬態(tài)電壓抑制器，VD0采用1A/600V的UF4006型超快恢復(fù)二極管。C1為安全電容，接在直流高壓端和地之間，能濾除一次繞組、二次繞組耦合電容產(chǎn)生的共模干擾。
高頻變壓器采用EEL25。為減少高頻變壓器體積和增強(qiáng)磁場(chǎng)耦合程度，二次繞組采用了堆疊式繞法。二次繞組中的一路電壓經(jīng)過(guò)VD2、C2、L2及C3整流濾波后得到所需的電壓。由于單片開關(guān)電源的開關(guān)頻率較高，因此在輸出整流管關(guān)斷后的反向恢復(fù)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生開關(guān)噪音，容易損壞整流管，而由阻容元件組成的RC電路雖然能對(duì)保護(hù)二極管和降噪起到一定作用，但效果不很理想，還會(huì)在電阻器上產(chǎn)生功率損耗，因此這里選用電感器來(lái)代替電阻器。渺茫 皮電感器L2選用3.3VμH穿心電感器，可濾除VD2在反向恢復(fù)過(guò)程中產(chǎn)生的開關(guān)噪音�；谝陨峡紤]，次級(jí)繞組的其它幾路輸出均采用此方法濾波和消噪。反饋繞組不僅直接作為一路輸出電壓，而且還為TOP234Y提供了所需偏壓。C6為保護(hù)電容器，用于濾除由一次、二次繞組耦合電容器引起的干擾。

圖2

2．2 控制電路設(shè)計(jì)
控制電路主要指單片機(jī)開關(guān)電源器件TOP234Y和單片機(jī)8051的外圍電路。開關(guān)電源部分主要由TOP234Y（U1）、線性光耦合器LTV817A（U2）組成。控制部分主要由單片同8051、線性光耦