当前位置：首页 > 知识园地
电机控制用小功率稳压电源的设计
发布时间:2016-08-31 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]- 摘要：针对170W无刷直流电机控制系统的需要，设计了基于TOP224Y的反激式辅助开关稳压电源。此电源给控制器的脉宽调制芯片、逻辑合成芯片以及驱动芯片提供多路输出工作电压，并且实现了隔离。重点介绍了反激式变换器的基本工作原理，分析了三端离线式PWM集成芯片TOP224Y的特性，在此基础上通过计算给出了电路参数，提出了高频变压器和反馈电路的详细设计方法，最后给出了实测波形。实验表明，按此方法设计的控制器辅助电源克服了以往控制器用电源的诸多弊端，性能优良，可靠性高，系统工作稳定。
关键词：无刷直流电机；控制器；反激式；TOP224Y
O 引言
永磁无刷直流电机是目前具有新原理、新工艺、新方法的新型电机，它是由永磁无刷直流电机本体(BLDCM)、转子位置传感器(RPS)和控制器(CU)三部分组成的机电一体化系统。该电机克服了有刷电机的诸多弊端，因此，近年来发展很快，已应用在很多领域。
控制用电源主要是给控制器的各种芯片提供电能，一般采用将系统外部输入电压经过高频DC/DC隔离式开关电源变换成多路电压输出后给控制器芯片供电。控制用电源功率较小，但要求简单可靠、稳定性好。传统的开关电源采用分立元器件，存在电路复杂、效率低、可靠性差等缺点。美国PI(Power Integration)公司推出的TOPSwitch-Ⅱ电感器厂家系列开关电源专用集成芯片能很好地解决这些问题，它的上作频率为100kHz，外围电路简单、电磁干扰小、成本低廉，能有效地减小控制器的体积和重量，并增强系统工作的可靠性。因而本设计选用其中的TOP224Y芯片构成单端反激式开关电源作为控制器电源。
l 单端反激式变换器基本工作原理
单端反激式变换器又称电感储能式变换器，其变压器兼有储能、隔离双重作川。图l为其电路原理图。所谓单端，指变压器磁芯仅工作在其磁滞回线的一侧。当高压开关管S1导通时，直流输入电压V1加在原边绕组Lp两端，在变压器原边电感线圈中储存能量，由于副边绕组相位为上负下正，使二极管D反偏而截止，副边回路无电流流过，此时电源能量转化为磁能存储在电感中。当S1截止时，原边电压极性反向，使副边电压极性反转过来，从而二极管D导通，储存在变压器中的能量传递给负载，同时给输出电容C充电，此时磁能转化为电能释放出来。当开关管重新导通时，负工字电感载电流由电容C来提供，同时变压器原边重新储能，如此反复。从以上电路分析可以看出，S1导通时，副边回路无电流；S1截止时，副边回路有电流，这就是称之为“反激”的含义。
2 电路原理与设计
2.l TOP224Y的主要特性
TOP224Y是TOPSwitch-Ⅱ系列集成芯片中的一种，是典型的三端器件，三个管脚分别为控制极C源极S和漏极D，其内部MOSFET耐压值高达700V。它具有宽电压输入范围(交流输入电压可达85～265V)，AC/DC变换效率可达90％。它将功率开关管与其控制电路集成于一个芯片内，并具有自动复位、过热保护和过流保护等功能。由于它有很高的集成度和完善的保护电路，因而用它构成的开关电源外围元器件数目少、电源体积小、可靠性高，这些特点非常适合于用来设计小功率辅助电源。
图2是其电感器生产内部结构框图。当系统上电时，漏极D变为高电位，内部电流源开始向C端供电且片内开关在O位，给并接在C、S极的外接电容(如图3中的C2)充电，当充电到5.7V时，自动重启动电路关闭，片内开关跳到l位。TOPS电感厂witch进入正常工作状态，输出PWM波驱动内部MOS管工作。此后，Ic改由反馈电路提供。控制端电压Uc经过Zc、P沟道场效应管和电阻RE分压后，获得反馈电压Uf加至误差放大器的反相输入端。误差放大器将Uf与5.7V基准电压进行比较之后，输出误差电流If，当If流过电阻RE时，就在其上形成误差电压，以此和锯齿波电压进行比较，调节脉冲占空比。由以上分析可看出，TOPSwitch-Ⅱ属电流控制型开关电源，由控制端电压Uc提供偏压，控制端电流Ic调节占空比。
2.2 主电路工作原理
图3所示为本文设计的基于TOP224Y的反激式控制器辅助电源电路图。输入电压为直流160～220V，输出为一路+5V电压和两路瓦相隔离的+15 V电大电流电感压，设计功率为5W。 rs 电感器基于Intel PXA270的WinCE操作系统移植随着科学技术进步和3G时代的到来,高性能PDA产品作为一种电子消费品越来越受青睐。作为这些高性能的PDA产品核心的嵌入式实时操作系统是开发嵌入式应用的关键环节。向来以界面友好，易操作性，易开发性为卖点
Intersil推出用于便携式电子设备的开关稳压器 美国加州、MILPITAS--- 2014年10月8日 —创新电源管理与精密模拟解决方案领先供应商Intersil公司今天宣布，其市场领先的升降压和升压开关稳压器产品系列ISL911xx新增五个成
ADSL收发器片上系统芯片的设计与实现非对称数字用户环路（ADSL）是目前宽带接入网技术中最具有前景及竞争力的一种[1]。虽然欧美一些先进国家在ADSL示范网上取得了成功，但在当前 Internet的应用环境中，要广泛应用ADSL还有阻力
