【例1-13】 20W/12V输出开关电源电路

图1-14所示电路为采用TOP224P器件与PC817型光电耦合器构成的20W/12V输出开关电源电路，可将85～265V交流输入电压Vi变换成12V/1.67A的直流稳压输出。它具有电路简单，稳压性能好，成本低，体积小，重量轻，外围电路仅需21个元器件等特点。其电压调整率和负载调整率约为±1%，电源效率可达78%。在25℃的环境温度下，可连续输出20W的功率。峰值输出功率为30W。TOP224P利用印制板上敷设的铜箔散热，不需外接散热片，便于对电路进行改进。只需重新设计高频变压器，改变匝数比和增加少量元件，即可实现多路稳压输出或恒流输出。

图1-14 20W/12V输出开关电源电路

在图1-14所示电路中，交流电源经过BR和C1整流滤波后产生直流高压Vd，给高频变压器的初级绕组供电。VDZ1和VD1能将漏感产生的尖峰电压钳位到安全值，并能衰减振铃电压。VDZ1采用反向击穿电压为200V的瞬态电压抑制器P6KE200，VD1选用1A/600V的超快恢复二极管UF4005。

变压器次级绕组电压通过VD2、C2、L1和C3整流滤波，获得12V输出电压Vo。Vo值是由VDZ2稳压值、光电耦合器中LED的正向压降、R1上的压降这三者之和来设定的。改变高频变压器的匝数比和VDZ2的稳压值，还可获得其他输出电压值。R2和VDZ2还为12V输出提供一个假负载，用以提高轻载时的负载调整率。

变压器反馈绕组电压经VD3和C4整流滤波后，供给TOP224P器件所需偏压。由R2和VDZ2来调节控制端电流，通过改变输出占空比达到稳压目的。共模扼流圈L2能减小由初级绕组接D端的高压开关波形所产生的共模泄漏电流。C7为保护电容，用于滤掉由初、次级耦合电容引起的干扰。C6可减小由初级电流的基波与谐波所产生的差模泄漏电流。C5不仅能滤除加在控制端上的尖峰电流，而且决定了自启动频率，它还与R1、R3一起对控制电路进行补偿。

若需增加软启动功能以限制开启电源时的占空比，使Vo平滑地升高，应在VDZ2的两端并联一只软启动电容C8。C8的容量范围为4.7～47μF。当C8=4.7μF、10μF、22μF、47μF时，软启动时间依次为2.5ms（8.5～6ms）、2.5ms（8.5～6ms）、4ms(10～6ms)。在软启动过程中Vo是按照一定的斜率升高的，能对TOP224P器件起到保护作用，断电后C8可通过R2进行放电。

设计印制板时需专门留出一块敷铜区，作为TOP224P器件的散热板。当Po=20W时，敷铜面积S=8cm2；当Po=15W时，S=3.6cm2。

高频变压器的绕制如图1-15所示，NP、NS、NB分别代表初级、次级和反馈级的绕组，1～8为引出端。其中，第1端接Vd，第2端接TOP224P器件的漏极D，第3端接源极S(初级与反馈级的公共地)，第4端接反馈绕组电压，第5、6两端接返回端RTN(输出级的公共地)，第7、8两端接次级电路。高频变压器采用EE22型磁芯。绕制高频变压器的顺序及方法如下：

图1-15 高频变压器的绕制

初级绕组NP采用3mm宽的聚酯绝缘胶带在骨架上缠一层，然后把φ0.25mm漆包线的始端焊在第2端，绕完一层(40匝)后加一层12.2mm宽的绝缘胶带，再绕第2层(27匝)，合计67匝。末端接第1端。焊接前，始端与末端各套一小段φ0.5mm的绝缘套管(下同)。最后在初级绕组外面缠一层12.2mm宽的绝缘胶带，作为初级与反馈级的绝缘层。

反馈绕组NB采用双股φ0.25mm漆包线，始端焊接在第4端上，然后用双股并绕的方法绕8匝。因匝数少，要求均匀绕制，占满骨架，以增加磁场耦合程度，减少漏感。最后把末端焊在第3端上。为提高绝缘性，在反馈绕组外面再缠三层12.2mm宽的绝缘胶带，作为反馈级与次级的绝缘层。

次级绕组NS用3mm宽的绝缘胶带缠好安全边距，然后以第7、8端为始端，用φ0.55mm漆包线双股并绕8匝(均匀绕制并占满骨架)，终止于第5、6端。最后缠上三层12.2mm宽的绝缘胶带，作为最外层的绝缘材料。

将两个E形磁芯插入已绕好线的骨架，进行打包后再浸入清漆，经烘干后进行如下电气性能测试：

（1）耐压性能测试。在高频变压器的第1、8端，第4、5端之间分别加上2000V、50Hz的高压电，持续时间为1min，不得发生击穿现象。

（2）测试初级电感量。将次级绕组和反馈绕组开路，用数字电感表测量第1、2端的电感量Lp应为650μH±10%。

（3）测量初级漏感量。将次级绕组短路，用数字电感表测量第1、2端之间的漏感量Lp0应不大于35μH。