單片式開關(guān)電源在電器控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

圖2　TNY268P系列芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖

1.3　外圍電路設(shè)計及主要參數(shù)計算

TNY268P系列芯片集成度高,內(nèi)部保護功能較為完善,外圍電路設(shè)計比較簡單.它主要包括交流輸入濾波電路、功率變壓器、輸出反饋電路、輸入輸出整流濾波電路以及保護電路的設(shè)計計算.

1.3.1　功率變壓器的設(shè)計

1）磁芯選擇.高頻變壓器的設(shè)計包括功率變壓器的工作模式確定、磁芯尺寸形狀選擇、原/副邊繞組的參數(shù)計算及變壓器的繞制等.TinySwitch有連續(xù)、不連續(xù)和完全不連續(xù)3種模式.為了降低電磁干擾,減小輸出濾波電容的容量,本設(shè)計選擇不連續(xù)工作模式.為了滿足TNY268P芯片132kHz的工作頻率,減小泄漏磁場,選用低成本的EE22型錳鋅鐵氧體磁芯.

2）變壓器參數(shù)計算.

①確定最大占空比Dmax

式中,Pomax為總輸出最大功率;η為電源效率;VImin為初級繞組直流輸入電壓的最小值.

②計算KDP
　　
KDP表示TinySwitch的關(guān)斷時間與磁芯泄放能量時間的比例系數(shù),其大小決定芯片的工作模式, KDP≥1工作在不連續(xù)模式.

式中,VOR為初級感應(yīng)電壓.
　
③原副邊繞組的電感量及匝數(shù).

　　
式中,fs為開關(guān)頻率.

式中,Al為磁芯的電感系數(shù).同理可根據(jù)計算公式計算次級主輸出繞組的匝數(shù)以及每匝電壓值,以確定其他次級繞組的匝數(shù).

④導(dǎo)線線徑計算.

首先計算電流峰值和有效值,然后選取電流密度為400c.m./A,求出導(dǎo)線的橫截面積;最后根據(jù)計算值再重新計算占空比,核算窗口面積是否滿足設(shè)計要求.

3）變壓器的繞制技術(shù).

高頻變壓器的繞制是電源設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié).繞制時必須注意初級繞組要繞在最里層且設(shè)計成兩層以下,以減小初級繞組的分布電容和產(chǎn)生的電磁干擾,縮短導(dǎo)線的長度.為增強抗EMI的能力,反饋繞組可置于初、次級繞組之間.次級繞組以輸出功率的大小為依據(jù),功率大的靠近初級繞組以減小漏感,如果繞組匝數(shù)較少,應(yīng)使繞組均勻充滿整個骨架.