基于Topswitch的单片开关电源效率技术方案

阻时应使之工作在热状态(即低阻态)，以减小电源电路中的热损耗

(6)输出整流管(VD2)

正确选择输出整流管VD2可以降低电路损耗，提高电源效率。其方法一是选用肖特基整流管，原因是其正向传输损耗低，且不存在快恢复整流管的反向恢复损耗；二是将开关电源设计成连续工作模式，以减小次级的有效值电流和峰值电流。输出整流管的标称电流应为输出直流电流额定值的3倍以上。

(7)输出滤波电容(C2)

电源工作时，输出滤波电容(C2)上的脉动电流通常很大。一般在固定负载情况下，通过C2的交流标称值IC2晓必须满足下列条件：

IC2=(1.5～2) IR1

式中，IR1是输出滤波电容C2上的脉动电流。

设输出端负载为纯电阻性R1，那么，R1C2愈大，则C2放电愈慢，输出波形愈平坦。也就是说，在R1一定的情况下，C2愈大，输出直流电压愈平滑。

3.2 确保高频变压器的质量

设计时应确保高频变压器有合理的结构，同时应保证其具有较低的直流损耗和交流损耗且漏感小，线圈本身的分布电容及各线圈之间的耦合电容也要足够小。为达到上述目标，最主要的是要正确确定磁芯的形状、尺寸、磁芯材料以及线圈的绕制方法等。

(1)降低高频变压器的直流损耗

交流损耗是由高频电流的趋肤效应以及磁芯损耗引起的。趋肤效应会使导线的有效流通面积减小，并使导线的交流等效阻抗远高于铜电阻。由于高频电流对导线的穿透能力与开关频率的平方根成反比。为了减小交流铜损耗，其导线半径不得超过高频电流可达深度的两倍。事实上，在根据开关频率确定导线直径φ后，实际制作时应用比φ更细的导线多股并绕而不是用一根粗导线绕制。

(2)减小漏感

因为漏感愈大，产生的尖峰电压幅度愈高；而初级尖峰电压幅度愈高，初级钳位电路的损耗就愈大，从而将导致电源效率降低。所以，在设计高频变压器时，必须把漏感减至最小。对于低损耗的高频变压器，其漏感量应是开路时初级电感量的减小漏感的措施有减小初级线圈的匝数、增大线圈的宽度、增加线圈尺寸的高度与宽度之比、减小线圈之间的绝缘层以及增加线圈之间的耦合程度等。

(3)减小线圈的分布电容

在开关电源的每个通、断转换期间，线圈分布电容将反复充、放电，这样，其上的能量被吸收将使电源效率降低。此外，分布电容与线圈的分布电感也会构成LC振荡回路，并产生振荡噪声。对于初级线圈的分布影响，可以采取如下措施来减小线圈的分布电容：一是尽量减小每匝导线的长度；二是将初级线圈的始端接漏极；三是在初级线圈之间加绝缘层。

4 结束语

本文通过分析单片开关电源的工作原理和影响其效率的主要因素，提出了提高单片开关电源效率的主要方法，指出了正确确定初、次级电路元件，正确设计高频变压器并使其具有高质量指标是其关键因素。本文的分析及结论可用于指导高效单片开关源的设计。