您当前的位置:五五电子网电子知识电工技术经验交流单片开关电源的快速设计法 正文
单片开关电源的快速设计法

单片开关电源的快速设计法

点击数:7391 次   录入时间:03-04 11:40:50   整理:http://www.55dianzi.com   经验交流

Szy6.gif (5894 字节)

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′(3)设初级电压为UOR,其典型值为135V。但在Uimin′<85V时 , 受 TOPSwitch- II调 节 占 空 比 能 力 的 限 制 , UOR会 按 线 性 规 律 降 低 UOR′ 。 此 时 折 算 系 数 K="UOR′" /UOR<1。 图 5和 图 6中 的 虚 线 表 示 UOR′ /UOR与 Uimin′ 的 特 性 曲 线 , 利 用 它 可 以 修 正 初 级 感 应 电 压 值 。

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′LP′=KLP(3)

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

最低交流输入电压Uimin(V)85195LED的工作电流IF(mA)3.55.0光敏三极管的发射极电流IE(mA)3.55.0

(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

独立参数典型值开关频率f(kHz)100输入保护电路的箝位电压UB(V)200输出级肖特基整流二极管的正向压降UF(V)0.4初始偏置电压UFB(V)16

(3)输入滤波电容的选择

参数TOP221TOP222TOP223TOP224TOP225TOP226TOP227高频变压器初级电感LP(μH)86504400220014751100880740高频变压器初级泄漏电感LPO(μH)175904530221815次级开路时高频变压器的谐振频率fO(kHz)400450500550600650700初级线圈电阻RP(mΩ)50001800650350250175140次级线圈电阻RS(mΩ)20127543.53输出滤波电感的直流电阻RL1(mΩ)40322520161310共模扼流圈的直流电阻RL2(mΩ)400370333300267233200

上一页  [1] [2] 


本文关键字:开关电源  单片  经验交流电工技术 - 经验交流