图6固定输入时K与Uimin′的关系
根据已知条件,从图4中可以查出,TOP223是最佳选择,此时PO=30W,η=85.2%,PD=0.8W。
例3:计算TOPswitch-II的结温
这里讲的结温是指管芯温度Tj。假定已知从结到器件表面的热阻为RθA(它包括TOPSwitch-II管芯到外壳的热阻Rθ1和外壳到散热片的热阻Rθ2)、环境温度为TA。再从相关曲线图中查出PD值,即可用下式求出芯片的结温:
Tj=PD·RθA+TA(1)
举例说明,TOP225的设计功耗为1.7W,RθA=20℃/W,TA=40℃,代入式(1)中得到Tj=74℃。设计时必须保证,在最高环境温度TAM下,芯片结温Tj低于100℃,才能使开关电源长期正常工作。
3根据输出功率比来修正等效输出功率等参数
3.1修正方法
如上所述,PD与η,PO的关系曲线均对交流输入电压最小值作了限制。图1和图2规定的Uimin=85V,而图3与图4规定Uimin=195V(即230V-230V×15%)。若交流输入电压最小值不符合上述规定,就会直接影响芯片的正确选择。此时须将实际的交流输入电压最小值Uimin′所对应的输入功率PO′,折算成Uimin为规定值时的等效功率PO,才能使用上述4图。折算系数亦称输出功率比(PO′/PO)用K表示。TOPSwitch-II在宽范围输入、固定输入两种情况下,K与U′min的特性曲线分别如图5、图6中的实线所示。需要说明几点:
(1)图5和图6的额定交流输入电压最小值Uimin依次为85V,195V,图中的横坐标仅标出Ui在低端的电压范围。
(2)当Uimin′>Uimin时K>1,即PO′>PO,这表明原来选中的芯片此时已具有更大的可用功率,必要时可选输出功率略低的芯片。当Uimin′ 现将对输出功率进行修正的工作程序归纳如下: (1)首先从图5、图6中选择适用的特性曲线,然后根据已知的Uimin′值查出折算系数K。 (2)将PO′折算成Uimin为规定值时的等效功率PO,有公式 PO=PO′/K(2) (3)最后从图1~图4中选取适用的关系曲线,并根据PO值查出合适的芯片型号以及η、PD参数值。 下面通过一个典型的实例来说明修正方法。 例4:设计12V,35W的通用开关电源 已知Uimin=85V,假定Uimin′=90%×115V=103.5V。从图5中查出K=1.15。将PO′=35W、K=1.15一并代入式(2)中,计算出PO=30.4W。再根据PO值,从图2上查出最佳选择应是TOP224型芯片,此时η=81.6%,PD=2W。 若选TOP223,则η降至73.5%,PD增加到5W,显然不合适。倘若选TOP225型,就会造成资源浪费,因为它比TOP224的价格要高一些,且适合输出40W~60W的更大功率。 3.2相关参数的修正及选择 (1)修正初级电感量 在使用TOPSwitch-II系列设计开关电源时,高频变压器以及相关元件参数的典型情况见表1,这些数值可做为初选值。当Uimin′ 查表1可知,使用TOP224时,LP=1475μH。当K=1.15时,LP′=1.15×1475=1696μH。 表2光耦合器参数随Uimin′的变化 (2)对其他参数的影响 当Uimin的规定值发生变化时,TOPSwitch-II的占空比亦随之改变,进而影响光耦合器中的LED工作电流IF、光敏三极管发射极电流IE也产生变化。此时应根据表2对IF、IE进行重新调整。 TOPSwitch-II独立于Ui、PO的电源参数值,见表3。这些参数一般不受Uimin变化的影响。 表3独立于Ui、PO的电源参数值 (3)输入滤波电容的选择
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