在進行電路和單片機實驗時，實驗穩壓電源是必需的設備之一，對這類穩壓電源，功率容量并不要求很大，但要有多組輸出電壓，其中最好有一組輸出電壓能夠連續可調，以適應不同場合的需要。市售的實驗穩壓電源種類很多，但基本上都是采用工頻線性穩壓方式。其優點是簡單、易制造、價格低，缺點是體大笨重和效率低。采用高頻開關電源是克服上述缺點的有效途徑，但一般的高頻開關電源電路復雜，元器件較多，制作成本也會有所提高，所以目前在實驗穩壓電源中采用高頻開關技術的仍不多見。然而采用TOPSwitch等新型器件制作的高頻開關電源，電路可以做得和工頻線性穩壓電源一樣簡單，性能很優越，效率卻遠高于后者，而成本也不會有明顯的增加。

　　TOPSwitch器件是美國功率集成公司(PowerIntegrationsInc)，于90年代中期推出的新型高頻開關電源芯片。它是三端脫線式PWM開關的英文縮寫(Three?terminaloff?linePWMSwitch)。它的特點是將高頻開關電源中的PWM控制器和MOSFET功率開關管集成在同一芯片上，是一種二合一器件。這大大簡化了電源電路，提高了可靠性，使得電源的設計更加簡單快捷。TOPSwitch器件有多種封裝形式，采用DIP-8和SMD-8封裝的，中間4只為空腳，可以將它們接到印刷電路板的銅箔上，將芯片產生的熱量直接傳到印刷電路板上，不必另設散熱器，節省了成本。采用TO220封裝的，只有3只管腳，使用起來就和一只大功率三極管一樣便利。此外由于PWM控制器和MOSFET功率開關管是在管殼內連接的，連線極短，這就消除了高頻輻射現象，改善了電源的電磁兼容性能，減小了器件對電路板布局和輸入總線瞬變的要求。TOPSwitch-II是TOPSwitch的改進型號，它將單電壓輸入時的最大功率100W提高到150W，電磁兼容性也得到增強，該器件具有更高的性能價格比。TOPSwitch-II器件包括TOP225-TOP227等幾個型號，主要差別就在于輸出功率的不同。TOPSwitch?II器件的內部電路與性能分別見圖1和表1所示。

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　　圖1 TOPSwitch-Ⅱ系列器件內部結構圖

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　　表1 TOPSwitch-Ⅱ的產品分類及最大輸出功率POM

　　2 工作原理

　　該電源電路拓撲為單端反激式，電路原理見圖2所示。220V市電經電源噪聲濾波器LF后再通過橋式整流器直接整流。電源濾波器的作用一方面是濾除由電網傳來的雜波電壓，凈化輸入電源，另一方面也阻止高頻開關電源的振蕩電壓竄入電網，干擾其它電器。現在很多電源設計不重視電源濾波器的選擇，一些中小功率的高頻開關電源往往不加電源濾波器，這樣不僅降低了電源本身的抗干擾能力，影響其工作穩定性，而且也造成對公共電網的污染。市電經整流和電容濾波后，變成308V的直流電壓供給TOPSwitch-II器件，TOPSwitch-II構成DC/DC變換器，它將輸入的直流高壓變成脈寬可調的高頻脈沖電壓，經高頻變壓器降壓后再進行半波整流和濾波，變成所需要的直流電壓輸出。R1、C1、VD1組成緩沖吸收電路，吸收功率器件在關斷過程中由于變壓器漏感產生的電壓尖峰過沖，電路的工作頻率為100kHz，振蕩元件已固化在器件內部，高頻變壓器的次級有4個繞組，其中的5V/3A繞組N3控制TOPSwitch-II器件的脈寬，即這一組輸出電壓為PWM穩壓，由并聯可編程穩壓器TL431和光電耦合器PC及分壓電阻R7、R8完成取樣反饋工作。之所以選擇這一繞組進行脈寬控制，是因為它的輸出電壓低電流大，更能體現出開關電源的優越性。為了實現對光耦的隔離供電，變壓器單設了一個輔助繞組N2。±12V/0.5A繞組N4及N5采用集成三端穩壓器LM7812和LM7912進行線性穩壓，因輸出電流不大，功耗較低，散熱問題容易解決。次級中還有一個1.25V～30V/1.5A的可調繞組N6，采用了可調三端穩壓器LM317進行線性穩壓和調壓，為了克服線性穩壓在低壓輸出時，功耗大和效率低的缺點，此繞組設置了高、低兩個抽頭，抽頭的變換由繼電器自動切換，切換電壓設在15V，由TL431取樣。當要求輸出電壓低于15V時，TL431的參考輸入端的電壓低于2.5V，TL431截止，繼電器K不吸合，低壓繞組被接通。反之，當要求輸出電壓高于15V時，TL431的參考輸入端的電壓高于2.5V，TL431導通，繼電器吸合，高壓繞組被接通。電壓表PV指示輸出電壓的數值。

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