tny266p开关电源设计
开关电源正朝着集成化、模块化的方向发展。单片开关电源电路以其高度集成度、最简单外围电路、高性价比等显著优点，深受人们的青睐并广泛应该用于中、小型功率开关电源中。不仅如此与同类线性稳压电源相比，效能更是得到明显提升。TNY266P可实现开关电源的优化设计不仅能直接从输入高压中获得能量，不需要反馈绕组；而且当输出电压为零，仍能输出电流；应用于欠电压保护，能大大节省元件数量。为此，本课题设计了一个TNY266P功率为10.25W的开关电源，其核心为高频变压器电路和TL431光耦合反馈电路。经测试，该设计可应用家用电器待机电源、电源适配器、MOS/TTL接口电路。
目 录
第1章 引言 1
1.1 开关电源的背景和意义 1
1.2 开关电源发展趋势 1
1.3 课题设计意义 1
第2章 开关电源拓扑和方案选择 2
2.1开关电源常用拓扑结构 2
2.1.1 降压式DC/DC变换器拓扑 2
2.1.2 反激式变换器拓扑 3
2.2 开关电源的结构和分类 3
2.2.1 开关电源的结构 3
2.2.2 开关电源的分类 4
2.3 TNY266P芯片的工作特点 4
2.3.1 TNY266P芯片引脚 4
2.3.2 TNY266P内部模块分析 5
2.3.3 TNY266P的典型应用 6
第3章 基于TNY266P开关电源的设计 7
3.1 基本电路设计 7
3.2 基于TNY266P开关电源电路的设计 8
3.3 双路输出式高频变压器的设计 9
3.4 双路输出开关电源改进方案 12
3.5 EMI滤波器的电路 14
3.6 整流滤波电路的设计 17
3.6.1 输入整流滤波 17
3.6.2 二次高频整流滤波 19
3.7 尖峰电压吸收（钳位保护）电路设计 19
第4章 实物制作与调试部分 21
4.1 PCB的制作 21
4.1.1 元器件的封装 21
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
4.1.2 PCB元器件布局 21
4.2 电路的焊接 22
4.2.1 元器件清单 22
4.2.2 TNY266P的性能测试电路 22
4.2.3 焊接电路 23
4.3 电路调试 25
结语与展望 31
参考文献 32
致谢 33
第1章 引言
1.1 开关电源的背景和意义
20世纪80年代，计算机电源进行换代[1]。进入90年代，开关电源快速发展，广泛用于电子、家电领域。高频化将是开关电源的新发展方向，高频开关电源可以变得更小、更轻便。此外，开关电源的发展带来的是资源利用率的提高和环境保护方面的深远意义。
净化电网、净化环境、节约能源和电磁兼容[2]的世界运动已经在各个国家纷纷掀起。我国已经越来越重视电源产品的发展和未来，大力提倡设计和研究出净化电网、净化环境、节约能源的直流稳压和交流供电产品，做好关于电有关的出口关和入口关。
1.2 开关电源发展趋势
1）高频化、集成化
高频化使开关电源进入全新的领域，推动电源产品朝着小型化、轻便化发展。
集成能使开关电源更小、更薄、更轻便。
2）高可靠性
简单的外围电路，能尽可能减少元器件[３]的使用，能带来的是电路运作的更稳定、更可靠。集成化带来的不仅仅是小、薄、轻等，同时带来的是开关电源的高可靠性。
3）低噪声
开关管的开关状态同时，产生的高频交流电压和电流，造成的其他元件上的干扰和噪声，因此，降低噪声是开关电源的又一发展方向。
1.3 课题设计意义
TNY266P是美国PI公司于2001年推出的高效、小功率、低成本四端开关电源集成芯片，能适用于体积很小的开关电源，故有“微型开关芯片”[４]之称。由以下特点 ：
① 成本方面可替代传统的电源适配器。
② 可直接从一次侧获取能量，是手机充电器的理想选择。
③ 内部为一个开/关控制器，无需补偿电路。
④ 自带电流限制、热保护，可用简单的RC型EMI滤波器[５]。
⑤ 可广泛用于微机、录像机和电气设备的待机电源。
本设计基于TNY266P集成芯片，输出功率10.25W，可实现双路输出，效率提高[6]同时可充当电池充电器、继电器、COS/TTL驱动门电源。
开关电源拓扑和方案选择
2.1 开关电源常用拓扑结构
开关电源拓扑结构是指功率变换电路的结构，就是人们俗语说的DC/DC变换器。拓扑结构决定了开关电源的工作原理及输出特性。
2.1.1 降压式DC/DC变换器拓扑
图21、22为降压式拓扑结构图，图中为直流输入电压，为MOSFET的开关状态，为续流二极管，为储能电感，为输出滤波电容，为直流输出电压。当闭合，电源向负载供电，作为储能元件电感和电容，能存储部分电能。当断开，因电感上的电流不能突变，上产生左负、右正的反向电动势，使续流二级管导通，电感上的电能供给负载和电容。开关断开时，电容给负载供电，能保持和不变。降压DC/DC变换器的电压及其电流如图22所示。
图21 降压式DC/DC变换器的拓扑关断状态 图22 降压式变换器拓扑开启状态
图23连续工作时，电感上的波形 图24 断续工作，电感上的波形
如果开关断开期间，电感电流没下降到零，下个周期闭合电感上的电流重新上升，该状态不会中断，称为连续模式，该状态如图23所示。反之，电感电流下降为零，下个周期闭合，电感电流从零开始上升，该状态称为断续模式，该状态如图24所示。
2.1.2 反激式变换器拓扑
如图25为反激式拓扑结构[6]，图中为直流输入电压，为直流输出电压，为续流二极管，为高频变压器，为一次绕组，为二次绕组，为输出滤波电容，为功率开关管MOSFET。当开关管导通时，如图25（a）所示，一次侧有电流产生，电感将能量储存到一次绕组中。此时二次侧产生上负下正的电压，使截止，没有输出电流。当开关管截止时如图（b），一次绕组上电流突然中断，根据电磁感应原理，一次侧产生感应电压。同时二次侧产生上正下负感应电压，此时导通，从而产生二次绕组电流，经过、整流滤波后获得输出电压。
（a）导通时，功率开关管能量传输 （b）关断时，功率开关管能量传输
如图25 反激式DC/DC拓扑结构
2.2 开关电源的结构和分类
目 录
第1章 引言 1
1.1 开关电源的背景和意义 1
1.2 开关电源发展趋势 1
1.3 课题设计意义 1
第2章 开关电源拓扑和方案选择 2
2.1开关电源常用拓扑结构 2
2.1.1 降压式DC/DC变换器拓扑 2
2.1.2 反激式变换器拓扑 3
2.2 开关电源的结构和分类 3
2.2.1 开关电源的结构 3
2.2.2 开关电源的分类 4
2.3 TNY266P芯片的工作特点 4
2.3.1 TNY266P芯片引脚 4
2.3.2 TNY266P内部模块分析 5
2.3.3 TNY266P的典型应用 6
第3章 基于TNY266P开关电源的设计 7
3.1 基本电路设计 7
3.2 基于TNY266P开关电源电路的设计 8
3.3 双路输出式高频变压器的设计 9
3.4 双路输出开关电源改进方案 12
3.5 EMI滤波器的电路 14
3.6 整流滤波电路的设计 17
3.6.1 输入整流滤波 17
3.6.2 二次高频整流滤波 19
3.7 尖峰电压吸收（钳位保护）电路设计 19
第4章 实物制作与调试部分 21
4.1 PCB的制作 21
4.1.1 元器件的封装 21
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
4.1.2 PCB元器件布局 21
4.2 电路的焊接 22
4.2.1 元器件清单 22
4.2.2 TNY266P的性能测试电路 22
4.2.3 焊接电路 23
4.3 电路调试 25
结语与展望 31
参考文献 32
致谢 33
第1章 引言
1.1 开关电源的背景和意义
20世纪80年代，计算机电源进行换代[1]。进入90年代，开关电源快速发展，广泛用于电子、家电领域。高频化将是开关电源的新发展方向，高频开关电源可以变得更小、更轻便。此外，开关电源的发展带来的是资源利用率的提高和环境保护方面的深远意义。
净化电网、净化环境、节约能源和电磁兼容[2]的世界运动已经在各个国家纷纷掀起。我国已经越来越重视电源产品的发展和未来，大力提倡设计和研究出净化电网、净化环境、节约能源的直流稳压和交流供电产品，做好关于电有关的出口关和入口关。
1.2 开关电源发展趋势
1）高频化、集成化
高频化使开关电源进入全新的领域，推动电源产品朝着小型化、轻便化发展。
集成能使开关电源更小、更薄、更轻便。
2）高可靠性
简单的外围电路，能尽可能减少元器件[３]的使用，能带来的是电路运作的更稳定、更可靠。集成化带来的不仅仅是小、薄、轻等，同时带来的是开关电源的高可靠性。
3）低噪声
开关管的开关状态同时，产生的高频交流电压和电流，造成的其他元件上的干扰和噪声，因此，降低噪声是开关电源的又一发展方向。
1.3 课题设计意义
TNY266P是美国PI公司于2001年推出的高效、小功率、低成本四端开关电源集成芯片，能适用于体积很小的开关电源，故有“微型开关芯片”[４]之称。由以下特点 ：
① 成本方面可替代传统的电源适配器。
② 可直接从一次侧获取能量，是手机充电器的理想选择。
③ 内部为一个开/关控制器，无需补偿电路。
④ 自带电流限制、热保护，可用简单的RC型EMI滤波器[５]。
⑤ 可广泛用于微机、录像机和电气设备的待机电源。
本设计基于TNY266P集成芯片，输出功率10.25W，可实现双路输出，效率提高[6]同时可充当电池充电器、继电器、COS/TTL驱动门电源。
开关电源拓扑和方案选择
2.1 开关电源常用拓扑结构
开关电源拓扑结构是指功率变换电路的结构，就是人们俗语说的DC/DC变换器。拓扑结构决定了开关电源的工作原理及输出特性。
2.1.1 降压式DC/DC变换器拓扑
图21、22为降压式拓扑结构图，图中为直流输入电压，为MOSFET的开关状态，为续流二极管，为储能电感，为输出滤波电容，为直流输出电压。当闭合，电源向负载供电，作为储能元件电感和电容，能存储部分电能。当断开，因电感上的电流不能突变，上产生左负、右正的反向电动势，使续流二级管导通，电感上的电能供给负载和电容。开关断开时，电容给负载供电，能保持和不变。降压DC/DC变换器的电压及其电流如图22所示。
图21 降压式DC/DC变换器的拓扑关断状态 图22 降压式变换器拓扑开启状态
图23连续工作时，电感上的波形 图24 断续工作，电感上的波形
如果开关断开期间，电感电流没下降到零，下个周期闭合电感上的电流重新上升，该状态不会中断，称为连续模式，该状态如图23所示。反之，电感电流下降为零，下个周期闭合，电感电流从零开始上升，该状态称为断续模式，该状态如图24所示。
2.1.2 反激式变换器拓扑
如图25为反激式拓扑结构[6]，图中为直流输入电压，为直流输出电压，为续流二极管，为高频变压器，为一次绕组，为二次绕组，为输出滤波电容，为功率开关管MOSFET。当开关管导通时，如图25（a）所示，一次侧有电流产生，电感将能量储存到一次绕组中。此时二次侧产生上负下正的电压，使截止，没有输出电流。当开关管截止时如图（b），一次绕组上电流突然中断，根据电磁感应原理，一次侧产生感应电压。同时二次侧产生上正下负感应电压，此时导通，从而产生二次绕组电流，经过、整流滤波后获得输出电压。
（a）导通时，功率开关管能量传输 （b）关断时，功率开关管能量传输
如图25 反激式DC/DC拓扑结构
2.2 开关电源的结构和分类
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