一種小功率通用開(kāi)關(guān)電源的快速設(shè)計(jì)方法

例如設(shè)計(jì)12 V, 35 W 的通用開(kāi)關(guān)電源，已知umin= 90% × 115 V = 103.5 V.從圖5中查出K =1.15.將P 'o = 3.5 W, K = 1.15帶入P o= P 'o / K 中，計(jì)算出Po= 30.4 W; 再根據(jù)Po 的值，從圖4 中查出選擇的最佳型號(hào)是T OP224 芯片，此時(shí)η = 81.6%,PD= 2 W.如果選擇了T OP223, 則η 降到73.5%,PD 增加到5 W, 顯然不合適。如果選擇T OP225 型，就會(huì)造成資源浪費(fèi)，因?yàn)樗萒OP224 的價(jià)格要高一些，而且適合輸出40~ 60 W 的更大的功率。

4 主要元件參數(shù)計(jì)算

4.1 變壓器變比的設(shè)計(jì)

開(kāi)關(guān)變壓器的變比與開(kāi)關(guān)變換電路的具體形式有關(guān)，正激、半橋變換電路中開(kāi)關(guān)變壓器的變比公式為：

式中，Uin,Uout分別為開(kāi)關(guān)變壓器的輸入和輸出電壓;Nin,Nout 分別為開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)和次級(jí)線圈的匝數(shù)。

當(dāng)輸入電壓最低時(shí)，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該按最低輸入電壓代入計(jì)算。

推挽電路的輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系公式為：

Uout= 2DUin/n

因此得到關(guān)系式：n= 2D Uin / Uout= N 1 / N 2.

輸入電壓最低時(shí)，占空比D 值最大，這時(shí)候仍然能保持設(shè)計(jì)要求的輸出電壓，所以上式的D 應(yīng)取最大值，Uin取最小值。

4.2 輸入濾波電容的選擇

輸入濾波電容器C 的容量與電源效率，輸出功率密切相關(guān)，對(duì)于寬范圍輸入的開(kāi)關(guān)電源，C 的容量取μF 為單位時(shí)，可按比例系數(shù)3μF/ W 來(lái)選取。例如當(dāng)Po= 30 W 時(shí)，C= ( 3μF/W)×30 W= 90μF, 以此類(lèi)推。在固定輸入時(shí)，比例系數(shù)變成1μF/W, 上例中的C 就變成30μF.在設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源時(shí)還要注意C 的容量誤差要盡量小，以免影響開(kāi)關(guān)電源的性能。當(dāng)C 的容量過(guò)小時(shí)，會(huì)降低TopswitchⅡ的可用功率。如果把30μF 改成20μF, 則輸出功率會(huì)降低15 %; 當(dāng)C 20μF 時(shí)，會(huì)造成可用功率的明顯下降。

另外，C 容量的大小還決定直流高壓Ui 的數(shù)值，圖3、圖4 實(shí)際上是在Ui= 105 V 的情況下繪制的，這個(gè)充分體現(xiàn)了C 對(duì)Ui 的影響。

4.3 開(kāi)關(guān)管保護(hù)電路

在開(kāi)關(guān)芯片的漏極D 側(cè)可以利用VDZ 和VD 兩個(gè)二極管對(duì)高頻變壓器的漏感產(chǎn)生的尖峰電壓進(jìn)行箝位，可保護(hù)μ的D-S 極間不被擊穿。例如VDZ 可以選用瞬態(tài)電壓抑制器P6K200, 其反向擊穿電壓為200 V.VD 采用反向耐壓為600 V 的UF4005 型超快恢復(fù)二極管，亦稱阻塞二極管。