開關(guān)恒壓源電路主要由TOP224Y器件及其外圍器件、高頻隔離變壓器和整流濾波電路、輸出電壓檢測(cè)電路組成。其電路圖如圖3所示。由于TOP224Y器件集成了通態(tài)可控柵極驅(qū)動(dòng)電路的高壓N溝道功率MOSFET管、電壓型PWM控制器、100kHz高頻振蕩器、高壓?jiǎn)?dòng)偏置電路、帶隙基準(zhǔn)、用于環(huán)路補(bǔ)償?shù)牟⒙?lián)偏置調(diào)整器以及誤差放大器和故障保護(hù)的全部功能，因而采用后可使電路更為簡(jiǎn)潔，設(shè)計(jì)更為方便，性能更強(qiáng)。

?

　　如圖3所示的開關(guān)恒壓源原理如下：輸出經(jīng)過TL431反饋并將誤差放大，TL431的恒流端驅(qū)動(dòng)光電耦合器U的發(fā)光部分，而處在電源高壓這邊的光耦感光部分得到的反饋電流，用來調(diào)整TOP224Y器件的開關(guān)時(shí)間，從而得到一個(gè)穩(wěn)定的直流電壓輸出。

　　TOP224Y與高頻隔離變壓器、外部誤差放大器都是開關(guān)恒壓源的重要組成部分。

　　圖3中C1起濾波作用，整流濾波后提供的直流電壓加到T的初級(jí)繞阻N1的上端。

　　TVS1為P6KE200瞬態(tài)吸收二極管，D1為UF4005超快恢復(fù)二極管，TVS1和D1起保護(hù)TOP224Y中的MOSFET的作用。N1下端由TOP224Y的漏極D內(nèi)的功率開關(guān)場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET來驅(qū)動(dòng)，VR1和D1能濾除因T的漏感引起的尖峰電壓，從而保護(hù)TOP224Y中的MOSFET。

　　D2起整流作用，C2、L1、C3起濾波作用。當(dāng)N2輸出電能時(shí)，N2上的高頻電壓經(jīng)D2整流，再經(jīng)C2、L1、C3濾波后，獲得所設(shè)定的額定直流輸出電壓Vo。

　　D3起整流作用，C4起濾波作用。T的N3上的高頻電壓經(jīng)D3整流和C4濾波后，給反饋電路中光耦PC817的光敏三極管集電極供電。

　　R4、R5有分壓器的功能。其作用是采樣輸出電壓。

　　U為線性光電耦合器PC817，當(dāng)輸入極電流線性變化時(shí)，輸出光敏三極管電流線性變化，可連續(xù)反映電壓的變化。

　　高頻變壓器能使變換器的輸入電源與負(fù)載之間實(shí)現(xiàn)電氣隔離，提高變換器運(yùn)行的安全可靠性和電磁兼容性;選擇變壓器的變比還可匹配電源電壓與負(fù)載所需的輸出電壓Uo，能使直流變換器的占空比D數(shù)值適中，而不至于接近于零或接近于1。其中輸出電路由高頻變壓器的二次側(cè)、二極管和濾波電容組成，當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，變壓器二次側(cè)的電壓使二極管反偏截止，當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，變壓器二次側(cè)的電壓使二極管導(dǎo)通，向負(fù)載供電。為得到穩(wěn)定的電壓，采用輸出濾波電路，濾除高頻輸出電路的紋波。

　　外部誤差放大器由光電耦合器和可調(diào)式精密三端穩(wěn)壓器TL431(具有電流輸出能力的可調(diào)基準(zhǔn)電壓源)組成。當(dāng)輸出電壓升高時(shí)，由電阻組成的分壓器的采樣電位也隨之升高，經(jīng)與TL431內(nèi)部的基準(zhǔn)參考電位比較后，使光電耦合器中發(fā)射極電流增加，進(jìn)入TOP224Y控制端C，使內(nèi)部PWM控制器占空比下降，控制內(nèi)部MOSFET占空比下降，導(dǎo)致輸出電壓下降。反之亦然，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)精密穩(wěn)壓。

　　3 線性恒流源設(shè)計(jì)

　　線性恒流源電路中的IC為三端浮動(dòng)穩(wěn)壓器LM317。當(dāng)工作時(shí)LM317建立并保持輸出與調(diào)節(jié)端之間1.25V的標(biāo)稱參考電壓(Vref)，這一參考電壓由RS轉(zhuǎn)換成設(shè)定電流，該電流經(jīng)RL到地，輸出電流由下式給出：

?

　　IAdj的電流小于100 μA，在這里忽略，故Iout=1.25/RS，所以通過設(shè)定恒流電阻RS的值，就可以得到所需的恒流電流。

　　在恒定輸入電壓15V的條件下，能很好地保證輸出線性恒定的電流。

　　線性恒流源主要由三端可調(diào)式穩(wěn)壓器、負(fù)載電阻RL和電流調(diào)節(jié)電RS組成。其電路圖如圖4所示。

?

　　在輸入電壓恒定的條件下，當(dāng)RS為固定阻值時(shí)，電路提供一恒定電流Iout。當(dāng)RS為可調(diào)電阻時(shí)，提供某一范圍內(nèi)的恒定電流Iout。

　　圖4中，RL為負(fù)載電阻，RS為電流調(diào)節(jié)電阻，C為濾波電容。LM317為三端浮動(dòng)穩(wěn)壓器，其輸入恒定電壓15V，能很好地保證恒流源輸出線性恒定電流。

　　根據(jù)本文技術(shù)指標(biāo)，輸出功率12W，輸出電流0～1A，可計(jì)算出RS最小電阻為1.25Ω。RS選用WX3型號(hào)，其為額定功率3W、阻值范圍為1.25Ω～10kΩ的線繞多圈電位器。C起濾波作用，取100μF/50V。

　　4 實(shí)驗(yàn)測(cè)試及分析

　　4.1 開關(guān)恒壓電路測(cè)試

　　圖5是開關(guān)電源輸出15V時(shí)的電壓波形?？梢钥闯?，輸出電壓波形穩(wěn)定，紋波小。

?

　　交流輸入在160～250V之間時(shí)，穩(wěn)壓源輸出直流電壓為15V。對(duì)復(fù)合型精密恒流源的開關(guān)恒壓電路的測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。

?

　　以上數(shù)據(jù)表明，當(dāng)輸入電壓發(fā)生改變時(shí)，開關(guān)恒壓電路輸出電壓變化小，精度在1%，輸出15V電壓穩(wěn)定。