一種小功率通用開關電源的快速設計方法

3.1 PD,η， Po 關系曲線

寬范圍輸入的交流電壓為85~ 265 V, 在這種條件下，TOP221~ TOP227 系列單片開關電源的P D,η，Po 關系曲線如下，見圖3、圖4。

圖3 寬范圍輸入且輸出為5 V 時PD ,η， Po 關系曲線。

圖4 寬范圍輸入且輸出為12 V 時PD,η， Po 關系曲線。

注意，這里假定交流輸入電壓最小值umin= 85 V,最高輸入電壓umax = 265 V.途中的橫坐標代表輸出功率，而15 條虛線均為芯片功耗的等值線。

首先確定適用的曲線圖，例如，當u= 85~ 265 V,Uo= + 5 V 時，應該選擇圖3; 當u= 220 V( 即230 V-230 V× 4.3% )，Uo= + 12 V 時，就應該選擇圖4; 然后在橫坐標上找出欲設計的功率輸出點P o ; 從輸出功率點垂直向上移動，知道選中合適芯片所指的那條曲線。如果不適用，可以繼續(xù)向上查找另一條實線; 然后從等值線( 虛線) 上讀出芯片的功耗PD,進而還可以求出芯片的結溫( Tj ) 以確定散熱片的大小。

例如，設計輸出5 V, 30 W 的通用開關電源時，就要選擇圖3.因為通用開關電源輸入交流電壓范圍85~ 265 V.首先從橫坐標上找到Po = 30 W 的輸出功率點，然后垂直上移，與T OP224 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 = 2.5 W.這表明，選擇TOP224 就能輸出30 W 功率，并且預期的電源效率為71.2%,芯片功耗為2.5 W.如果覺得指標效率偏低，還可以繼續(xù)往上查TOP225 的實線。同理，選擇TOP225 也能輸出30 W 的功率，而預期的電源效率可以提高到75%,芯片功耗可以降低1.7 W.然后根據(jù)所得到的PD 值，還可以進而完成散熱片設計。

3.2 等效輸出功率的修正

PD ,η， Po 關系曲線均對交流輸入電壓的最小值進行了限制，umin = 85 V.如果交流輸入電壓最小值不符合上述的要求，就會直接影響芯片的正確選擇。此時必須從實際的交流輸入電壓u? min最小值對應的功率P'o 折算成umin為規(guī)定值時的等效功率Po,才能使用上面的圖。功率修正的方法如下： 選擇使用的特性曲線，然后根據(jù)已知的u'min值查出折算系數(shù)K;將P 'o折算成umin為規(guī)定值時的等效功率Po,表達公式P o=P'o / K;然后從圖3、圖4 中選用適當?shù)年P系曲線。

圖5 寬范圍輸入時K 與u'min 的關系。