TOPSwitchGX系列單片開(kāi)關(guān)電源的快速設(shè)計(jì)法

對(duì)TOP243P而言，PD=0.7W時(shí)，Tjmin=70＋35×0.7=94.5℃100℃。對(duì)于TOP244P，PD=0.5W時(shí)不難算出Tjmin=87.5℃。因此，如果塑料盒內(nèi)沒(méi)有足夠的空間安裝散熱器時(shí)，選擇TOP244P就更為適合。

例3設(shè)計(jì)一個(gè)寬范圍輸入、輸出為12V、70W的開(kāi)關(guān)電源

由圖2可見(jiàn)，有4種芯片可滿(mǎn)足要求：TOP246Y（效率73.8％，功耗8W）；TOP247Y（效率77％，功耗5.5W）；TOP248Y（效率78.5％，功耗4.5W）；TOP249Y（效率79.5％，功耗3.9W）。顯然，選擇TOP249Y時(shí)電源效率最高，而器件的功耗為最低，但其價(jià)格要稍貴些。

2關(guān)鍵元件的典型參數(shù)值

TOPSwitchGX在寬范圍輸入、輸出為5V或12V時(shí)，關(guān)鍵元件的典型參數(shù)值分別見(jiàn)表1和表2，所列數(shù)據(jù)可供設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源時(shí)參考。表中，LP、LP0分別為高頻變壓器初級(jí)電感量和初級(jí)漏感量，f0是次級(jí)開(kāi)路時(shí)高頻變壓器的諧振頻率，ZP、ZS依次為初級(jí)和次級(jí)繞組的交流阻抗，PL為磁芯的功率損耗。

3設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

必須指出，TOPSwitchGX的快速設(shè)計(jì)法旨在提供設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源的正確途徑，所得到的PD、η參數(shù)均為估計(jì)值。最終能否達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，還受諸多因素的影響。下面闡述設(shè)計(jì)過(guò)程中的一些注意事項(xiàng)。

3.1造成開(kāi)關(guān)電源性能指標(biāo)降低的主要因素

（1）當(dāng)輸入濾波電容CIN的容量存在負(fù)偏差或因電容衰老而使容量減小時(shí)，會(huì)導(dǎo)致直流輸入電壓UI降低，初級(jí)有效值電流增大，使可用芯片的選擇范圍減小；

（2）受制造工藝的限制，高頻變壓器的初級(jí)電感量LP可能有較大的偏差。LP過(guò)大，需增大高頻變壓器的尺寸；而LP過(guò)小，會(huì)使初級(jí)脈動(dòng)電流和有效值電流增大，增加芯片的功耗，要采用較大功率的TOPSwitchGX芯片；

（3）快速選擇曲線(xiàn)僅適合于交流輸入為正弦波。當(dāng)電網(wǎng)波形有嚴(yán)重失真時(shí)，會(huì)導(dǎo)致整流濾波后的UI降低，有可能使芯片欠壓保護(hù)。此時(shí)應(yīng)增大輸入濾波電容CIN的容量，或者降低PO值；

（4）初級(jí)感應(yīng)電壓UOR對(duì)電源效率有很大影響。UOR太高，不僅會(huì)增加鉗位保護(hù)電路的功耗，還容易燒毀鉗位二極管，進(jìn)而損壞TOPSwitchGX芯片。另外，UOR過(guò)低，會(huì)降低輸出功率和電源效率；

（5）低壓輸出時(shí)，要求輸出濾波電容COUT的等效串聯(lián)電阻（ESR）必須很低，以免增加次級(jí)損耗；

（6）為提高電源效率，必須減小高頻變壓器的初級(jí)漏感LP0。正確的設(shè)計(jì)應(yīng)使LP0／LP的比值不超過(guò)1％～1.5％。否則，應(yīng)改進(jìn)高頻變壓器的結(jié)構(gòu)和制造工藝。測(cè)量LP0時(shí)，應(yīng)先把次級(jí)繞組短路，再用數(shù)字電感表或RLC自動(dòng)測(cè)量?jī)x測(cè)量初級(jí)繞組兩端的漏感《電源技術(shù)應(yīng)用》2001年9月第9期

量；

（7）開(kāi)關(guān)電源的效率愈低，表明芯片功耗愈大。當(dāng)效率過(guò)低時(shí)有可能從快速曲線(xiàn)上查不到任何一條實(shí)曲線(xiàn)，此時(shí)虛線(xiàn)亦失效，這證明設(shè)計(jì)不合理，需重新設(shè)計(jì)。

3.2提高開(kāi)關(guān)電源性能指標(biāo)的方法

（1）前面提到CIN的每W電容量推薦值，只是能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)指標(biāo)并降低電容器成本的基本條件。但就電源效率和CIN的使用壽命而言，適當(dāng)提高每W的電容量值，定能達(dá)到更好的性能指標(biāo)，只是CIN的容量增大了，成本也會(huì)相應(yīng)增加；

（2）若已確信開(kāi)關(guān)電源總處于低壓輸入情況，可適當(dāng)提高鉗位電壓UB和感應(yīng)電壓UOR。這樣雖然會(huì)增大次級(jí)峰值電流ISP，卻能提高總的電源效率并降低芯片功耗。令輸出整流管的反向耐壓值為U（BR）S，有下述關(guān)系式：UOR↑→D↓→IRMS↓→Tjmin↓→U(BR)S↓。這就便于選擇低耐壓、高效率的肖特基二極管作整流管；（3）對(duì)于TOPSwitchGX芯片，可得到兩個(gè)互相獨(dú)立的最大輸出功率值。一個(gè)是通過(guò)設(shè)定工作參數(shù)（例如Dmax、）而得到的；另一個(gè)是由芯片最低結(jié)溫Tjmin所決定的熱狀態(tài)下最大輸出功率。快速選擇曲線(xiàn)未考慮Tjmin的限制，而后者可能使設(shè)計(jì)的輸出功率低于芯片最大輸出功率，此時(shí)可相應(yīng)增加初級(jí)電感量并改善散熱條件。將電源適配器設(shè)計(jì)在連續(xù)模式下工作，能夠降低芯片的功耗；

（4）使用快速選擇曲線(xiàn)的條件之一是TOPSwitchGX在低于100℃結(jié)溫下工作。如能在較低的結(jié)溫下工作，會(huì)改善其輸出特性。此外，適當(dāng)增加散熱器面積，也有助于提高電源效率和輸出功率。