4.2.3 TOP258PN的特点
TOP258PN是一款集成式开关源芯片，能将控制引脚输入电流转化为高压功率MOSFET开关输出的占空比。在正常工作情况下，功率MOSFET的占空比随控制引脚电流的增加而线性减少。具有高压启动、逐周期电流限制、环路补偿电路、自动重启动、热关断等特性外，还综合了多项能降低系统成本、提高电源性能和设计灵活性的附加功能。采用了专利高压CMOS技术，能以高性价比将高压功率MOSFET和所有低压控制电路集成到一片集成电路中无需外围元件。
线电压欠压(UV)检测可以防止关机时的输出脉冲干扰； 线电压过压(OV)关断电路提高了对输入浪涌的耐受力； 精确可编程的电流限流；
优化的线电压前馈，用于抑制线电压纹波；
132 kHz的工作频率降低了变压器及电源的尺寸(在视频应用中可选择半频工作)
严格的I2f参数容差降低了系统成本； 频率抖动降低了EMI滤波成本； 散热片连接到源极，可降低电磁干扰；
改进自动重启动功能，在短路及开环故障情况下输出功率小于最大功率的3%；
精确的迟滞热关断功能可自动恢复，无需重置； 完全集成的软启动最大程度降低了启动时的压力；
增加了漏极引脚与其他所有引脚之间的爬电距离提高了现场应用可靠性。
4.2.4 线性光耦合器PC817
光电耦合器是以光为媒介来传播电信号的器件。光耦合器(optical Coupler，OC)亦称光电隔离器，简称光耦。普通光耦只能传输数字信号(开关信号)。不适合传输模拟信号，线性光耦是一种新型的光电隔离器件，能够传输连续变化的模拟信号，随着输入信号的强弱变化产生相应的光信号，使光敏晶体管的导通程度不同，从而输出相应的电压或电流。
通常是把发光器(发光二极管LED)和受光器(光敏晶体管)封装在同一管壳内。当输入端加电信号时，发光器(发光二极管)发出强弱光线，照射在受光器(光敏晶体管)上，受光器接受强弱不同的光线后导通程度也不同，产生不同强度的电流从输出端输出，实现了“电-光-电”的转换。
普通光电耦只能传输开关信号，不能传输模拟信号。线性光电耦是一种与普
通光耦不同的新型光电转换器件，它可以传输模拟电压或电流信号，输入信号的强弱不同，发光器产生相应强弱的光信号，从而使受光器的导通程度也随光信号强弱的不同而输出的电压或电流强度也随之不同并具有线性的对应关系。 PC817属于线性光电耦合器，可以传输模拟信号。
PC817内部结构如图4-4所示。
图4-4 PC817内部框图
PC817集电极发射极电压V 与发光二极管正向电流If的关系如图4-5所示。
图4-5 集电极发射极电压V 与发光二极管正向电流If关系
4.2.5 可调精密并联稳压器TL431
本课题所设计的基准电压和反馈电路采用三端稳压器TL431构成。在反馈电路中用TL431与输出采样电压进行比较，再通过光电耦合器PC817把电压反馈到TOP258PN的电压反馈端。
TL431是2.5～36V可调式精密并联稳压器。其价格低廉，可广泛应用于精密线性稳压电源和单片精密开关电源中。它可以输出2.5~36V连续可调电压，工作电流范围宽达0.1～100mA，动态电阻典型值为0.22欧，输出杂波低。图中，
A为阳极，需接地使用；K为阴极，需经限流电阻接正电源；Uref是输出电压Uo的设定端，根据Uo?(1?R1/R2)Uref，外接电阻分压器选择不同的R1和R2的值可以得到从2.5~36V范围内连续输出电压。需要注意的是，在选择电阻时必须保证阴极电流要大于1mA，以保证TL431正常工作。TL431的电路图形符号和基本接线如图4-6所示。
图4-6 TL431的电气符号图和等效电路图
4.2.6 反馈回路的设计
本设计采用可调式精密并联稳压器TL431加线形光耦PC817A构成反馈回路，可使电压调整率达到±0.1%。电路利用输出电压与TL431构成的误差比较器，通过光耦PC817A线性关系的电流变化控制TOP Switch的IC,从而改变PWM宽度，达到稳定输出电压的目的。流入TOP Switch控制脚C的电流IC与占空比D成反比关系。
为使PWM线性调节，控制脚电流IC应在2～6mA之间，而IC是受光耦二极管电流If控制的，由于PC817A是线性光耦，二极管正向电流If在3mA左右时，三极管的集射电流Ice在4mA左右，而且集射电压在很宽的范围内线性变化。因此一般选PC817A二极管正向电流If为3mA。TOP Switch占空比与控制电流的关系如图4-7所示。
Dmax Dmin
占空比D（％）自动再启动PWM斜率2mA控制脚电流IC(mA)6mAIC
图4-7 TOP Switch占空比与控制电流的关系
TL431架构图以及外部电路图如图4-8所示。
图4-8 TL431架构图以及外部电路图
从TL431的技术参数可知，阴极工作电压UKA的允许范围为2.5～37V，阴极工作电流IKA在1～100mA内变化，一般选20mA即可，不但可稳定工作，又能提供一部分死负载。
对于图4-8所示电路中的反馈部分，主要是确定R7、R8、R9和R10的值。 根据TL431的特性知，VO、VREF、R9和R10之间存在以下关系：
R (4-1)
V O ? (1 ? 9 )VREFR10式中VREF——TL431参考端电压为2.5V；
VO——TL431输出电压
先取R10＝10K，则由式(4-1)算得R9＝50K。 再确定R7和R8，由图4-8电路可知
R7If?Vf?(IKA?If)R8 (4-2)
式中Vf——光耦二极管的正向压降，由PC817技术手册知，典型值为1.2V。 先取R7＝300
，则由式(4-2)，可得R8＝52
。
，R9＝50K，R10＝10K。
设计的实际取值为：R7＝300，R8＝52