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單片開關電源的快速設計法

作者: 時間:2011-05-17 來源:網(wǎng)絡 收藏

  下面將通過3個典型實例加以說明。

  例1:輸出為5V、300W的通用

  通用就意味著交流輸入電壓范圍是85V~265V。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(jīng)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。

  若覺得η=71.2%的效率指標偏低,還可繼續(xù)往上查找TOP225的實線。同理,選擇TOP225也能輸出30W功率,而預期的電源效率將提高到75%,芯片功耗降至1.7W。

  根據(jù)所得到的PD值,進而可完成散熱片。這是因為在設計前對所用芯片功耗做出的估計是完全可信的。

  例2:設計交流固定輸入230V±15%,輸出為直流12V、30W。

  

  

  圖4固定輸入且輸出為12V時PD與η,PO的關系曲線

  η/%(Uimin=195V)

  

  

  圖5寬范圍輸入時K與Uimin′的關系

  

  

  圖6固定輸入時K與Uimin′的關系

  根據(jù)已知條件,從圖4中可以查出,TOP223是最佳選擇,此時PO=30W,η=85.2%,PD=0.8W。

  例3:計算TOPswitch-II的結溫

  這里講的結溫是指管芯溫度Tj。假定已知從結到器件表面的熱阻為RθA(它包括TOPSwitch-II管芯到外殼的熱阻Rθ1和外殼到散熱片的熱阻Rθ2)、環(huán)境溫度為TA。再從相關曲線圖中查出PD值,即可用下式求出芯片的結溫:

  Tj=PD·RθA+TA(1)

  舉例說明,TOP225的設計功耗為1.7W,RθA=20℃/W,TA=40℃,代入式(1)中得到Tj=74℃。設計時必須保證,在最高環(huán)境溫度TAM下,芯片結溫Tj低于100℃,才能使開關電源長期正常工作。

  3根據(jù)輸出功率比來修正等效輸出功率等參數(shù)

  3.1修正方法

  如上所述,PD與η,PO的關系曲線均對交流輸入電壓最小值作了限制。圖1和圖2規(guī)定的Uimin=85V,而圖3與圖4規(guī)定Uimin=195V(即230V-230V×15%)。若交流輸入電壓最小值不符合上述規(guī)定,就會直接影響芯片的正確選擇。此時須將實際的交流輸入電壓最小值Uimin′所對應的輸入功率PO′,折算成Uimin為規(guī)定值時的等效功率PO,才能使用上述4圖。折算系數(shù)亦稱輸出功率比(PO′/PO)用K表示。TOPSwitch-II在寬范圍輸入、固定輸入兩種情況下,K與U′min的特性曲線分別如圖5、圖6中的實線所示。需要說明幾點:

 ?。?)圖5和圖6的額定交流輸入電壓最小值Uimin依次為85V,195V,圖中的橫坐標僅標出Ui在低端的電壓范圍。



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