单片开关电源的快速设计方案(二)

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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。
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3-1光耦合器参数随Uimin′的变化

最低交流输入电压Uimin(V) 85 195
LED的工作电流IF（mA） 3.5 5.0
光敏三极管的发射极电流IE（mA） 3.5 5.0
（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3-2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


表3-3输入滤波电容的选择
参数 TOP221 TOP222 TOP223 TOP224 TOP225 TOP226 TOP227
高频变压器初级电感LP(μH) 8650 4400 2200 1475 1100 880 740
高频变压器初级泄漏电感LPO(μH) 175 90 45 30 22 18 15
次级开路时高频变压器的谐振频率fO(kHz) 400 450 500 550 600 650 700
初级线圈电阻RP（mΩ） 5000 1800 650 350 250 175 140
次级线圈电阻RS（mΩ） 20 12 7 5 4 3.5 3
输出滤波电感的直流电阻RL1（mΩ） 40 32 25 20 16 13 10
共模扼流圈的直流电阻RL2（mΩ） 400 370 333 300 267 233 200
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第四章2TOP开关结构及工作原理
4.1结构
TOP开关集各种控制功能、保护功能及耐压700V的功率开关MOSFET于一体，采用TO220或8脚DIP封装。少数采用8脚封装的TOP开关，除D、C两引脚外，其余6脚实际连在一起，作为S端，故仍系三端器件。三个引出端分别是漏极端D、源极端S和控制端C。其中，D是内装MOSFET的漏极，也是内部电流的检测点，起动操作时，漏极端由一个内部电流源提供内部偏置电流。控制端C控制输出占空比，是误差放大器和反馈电流的输入端。在正常操作时，内部的旁路调整端提供内部偏置电流，且能在输入异常时，自动锁定保护。源极端S是MOSFET的源极，同时是TOP开关及开关电源初级电路的公共接地点及基准点。
4.2工作原理
TOP包括10部分，其中Zc为控制端的动态阻抗，RE是误差电压检测电阻。RA与CA构成截止频率为7kHz的低通滤波器。主要特点是：
     （1）前沿消隐设计，延迟了次级整流二级管反向恢复产生的尖峰电流冲击；
     （2）自动重起动功能，以典型值为5％的自动重起动占空比接通和关断；
     （3）低电磁干扰性（EMI），TOP系列器件采用了与外壳的源极相连，使金属底座及散热器的dv/dt=0，从而降低了电压型控制方式与逐周期峰值电流限制;
     （4）电压型控制方式与逐周期峰值电流限制。
      下面简要叙述一下：
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