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深圳市瑞申電子有限公司

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單片開關電源的快速設計法

時間:2015-03-28 08:09:25 點擊:

摘要:單片開關電源是國際上90年代才開始流行的新型開貼片電感關電源芯片。本文闡述其快速設計方法。

  在設計開關電源時,首先面臨的問題是如何選擇合適的單片開關電源芯片,既能滿足要求,又不因選型不當而造成資源的浪費。然而,這并非易事。原因之一是單片開關電源現已形成四大系列、近70種型號,即使采用同一種封裝的不同型號,其輸出功率也各不相同;原因之二是選擇芯片時,不僅要知道設計的輸出功率PO,還必須預先確定開關電源的效率η和芯片的功率損耗PD,而后兩個特征參數只有在設計安裝好開關電源時才能測出來,在設計之前它們是未知的。

  下面重點介紹利用TOPSwitch-II系列單片開關電源的功率損耗(PD)與電源效率(η)、輸出功率(PO)關系曲線,快速選擇芯片的方法,可圓滿解決上述難題。在設計前,只要根據預期的輸出功率和電源效率值,即可從曲線上查出最合適的單片開關電源型號及功率損耗值,這不僅簡化了設計,還為選擇散熱器提

  η/%(Uimin=85V)

  中圖法分類號:TN86文獻標識碼:A文章編碼:0219?2713(2000)09?488?05

  PO/W

  

  

  圖1寬范圍輸入且輸出為5V時PD與η,PO的關系曲線

  

  

  圖2寬范圍輸入且輸出為12V時PD與η,PO的關系曲線

  

  

  圖3固定輸入且輸出為5V時PD與η,PO的關系曲線

  供了依據。

  1TOPSwitch-II的PD與η、PO關系曲線

  TOPSwitch-II系列的交流輸入電壓分寬范圍輸入(亦稱通用輸入),固定輸入(也叫單一電壓輸入)兩種情況。二者的交流輸入電壓分別為Ui=85V~265V,230V±15%。

  1.1寬范圍輸入時PD與η,PO的關系曲線

  TOP221~TOP227系列單片開關電源在寬范圍輸入(85V~265V)的條件下,當UO=+5V或者+12V時,PD與η、PO的關系曲線分別如圖1、圖2所示。這里假定交流輸入電壓最小值Uimin=85V,最高

  η/%(Uimin=85V)

  η/%(Uimin=195V)

  交流輸入電壓Uimax=265V。圖中的橫坐標代表輸出功率PO,縱坐標表示電源效率η。所畫出的7條實線分別對應于TOP221~TOP227的電源效率,而15條虛線均為芯片功耗的等值線(下同)。

  1.2固定輸入時PD與η、PO的關系曲線

  TOP221~TOP227系列在固定交流輸入(230V±15%)條件下,當UO=+5V或+12V時,PD與η、PO的關系曲線分別如圖3、繞行電感器圖4所示。這兩個曲線族對于208V、220V、240V也同樣適用。現假定Uimin=195V,Uimax=265V。

  2正確選擇TOPSwitch-II芯片的方法

  利用上述關系曲線迅速確定TOP一體成型電感器Switch-II芯片型號的插件電感設計程序如下:

  (1)首先確定哪一幅曲線圖適用。例如,當Ui=85V~265V,UO=+5V時,應選擇圖1。而當Ui=220V(即230V-230V×4.3%),UO=+12V時,就只能選圖4;

  (2)然后在橫坐標上找出欲設計的輸出功率點位置(PO);

  (3)從輸出功率點垂直向上移動,直到選中合適芯片所指的那條實曲線。如不適用,可繼續向上查找另一條實線;

  (4)再從等值線(虛線)上讀出芯片的功耗PD。進而還可求出芯片的結溫(Tj)以確定散熱片的大小;

  (5)最后轉入電路設計階段,包括高頻變壓器設計,外圍元器件參數的選擇等。

  下面將通過3個典型設計實例加以說明。

  例1:設計輸出為5V、300W的通用開關電源

  通用開關電源就意味著交流輸入電壓范圍是85V~265電容電感器V。又因UO=+5V,故必須查圖1所示的曲線。首先從橫坐標上找到PO=30W的輸出功率點,然后垂直上移與TOP224的實線相交于一點,由縱坐標上查出該點的η=71.2%,最后從經過這點的那條等值線上查得PD=2.5W。這表明,選擇TOP224就能輸出30W功率,并且預期的電源效率為71.2%,芯片功耗為2.5W。 大功率電感廠家 |大電流電感工廠

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