遼寧工學院 TOPSwitch的特點及設(shè)計時需注意的問題

圖5開關(guān)管電壓裕量配置選擇

　?。?）電磁干擾

　　研制開關(guān)電源，電磁干擾是一個令人棘手的問題。主要的電磁干擾源經(jīng)常是dv/dt非常大的開關(guān)管的漏極及散熱器。而常規(guī)的開關(guān)管與金屬底座相連接的恰恰是漏級，因此就產(chǎn)生了強烈的電磁干擾。如果采用TOPSwitch開關(guān)方案，就能很好地解決此問題。這是因為TOPSwitch系列器件采用了源極與外殼相連，使金屬底座及散熱器的dv/dt=0，從而降低了電磁干擾，收到了較好的效果。

　?。?）電壓型控制方式與逐周峰值電流限制

　　一些文獻把TOPSwitch看成是一種電流型控制方式的脈寬調(diào)制開關(guān)，這是不正確的。因為如圖4所示，脈寬調(diào)制比較器的輸入分別是振蕩器輸出的鋸齒波電壓和電壓誤差放大器輸出的電壓信號。因此，TOPSwitch應(yīng)該是電壓型控制方式。

　　此外，某些參考文獻中所述的TOPSwitch為逐周電流限制工作方式的說法有誤，應(yīng)為逐周峰值電流限制。因為限流比較器的閾值是固定的，其限制值為Vlim/RDS(on)，隨著結(jié)溫的上升，輸出MOSFET的RDS(on)將增大，而Vlim=VDS(on)是一個額定值，由VDS(on)=RDS(on)Ilim可知RDS(on)增大，Ilim必然減小，使MOSFET的導通損耗p=I2lim·RDS(on)下降，減小了MOSFET的發(fā)熱。

3設(shè)計中需注意的問題

　　TOPSwitch系列器件可應(yīng)用于許多不同結(jié)構(gòu)的電源，如正向、反激、升壓或反向拓樸等結(jié)構(gòu)。在進行設(shè)計時，最關(guān)鍵的問題是變壓器的設(shè)計，即如何求得一個最佳電感值的變壓器，使TOPSwitch得到充分利用。這里以輸入電壓為220V±20％AC的反激式開關(guān)電源為例予以說明。

　　如圖5所示，若反沖電壓VOR=135V，此時取最大占空比Dmax=0.4，在最大輸入電壓Vmax=375V時，考慮到漏感產(chǎn)生的電勢100V和反向阻斷二極管正向恢復(fù)電壓20V，有VDSmax=100＋135＋375＋20=630V，相應(yīng)的電壓裕量=700－630=70V，足以滿足設(shè)計要求，如果按TOPSwitch數(shù)據(jù)手冊中給出的Dmax=0.6進行設(shè)計，則在最小輸入電壓Vmin=250V時，求得反沖電壓VOR=DVmin/(1－D)=375V此時，VDSmax=100＋250＋375＋20=745V大于700V，這是設(shè)計所不允許的。

　　又由平均輸出功率PO等于輸入電壓與平均電流之積，即PO=UI=Vmin·0.5ImaxDmaxη，得到PO/Imax=40W/A（其中，Dmax取0.4，η取0.8）。若取PO/Imax=30W/A，求得Imax=PO/30W/A，由公式L=Eton/Ilim即可求得所需電感值。其中限流值Ilim=(1.1～1.2)Imax，ton=DT（T為開關(guān)周期）。因此，電感值過小會出現(xiàn)輸出功率達不到設(shè)計要求，電感值過大也會出現(xiàn)這種情況，而且很可能由于出現(xiàn)電流連續(xù)的工作狀態(tài)而導致電壓尖峰增加的現(xiàn)象。

4結(jié)語

　　TOPSwitch是一種簡捷的SMPS設(shè)計方案。當完全透徹地理解該產(chǎn)品的特性以后，就能夠充分利用它設(shè)計出性能更加優(yōu)越的開關(guān)電源。