单片开关电源的快速设计法

3根据输出功率比来修正等效输出功率等参数

3．1修正方法

如上所述，PD与η，PO的关系曲线均对交流输入电压最小值作了限制。图1和图2规定的Uimin=85V，而图3与图4规定Uimin=195V（即230V－230V×15％）。若交流输入电压最小值不符合上述规定，就会直接影响芯片的正确选择。此时须将实际的交流输入电压最小值Uimin′所对应的输入功率PO′，折算成Uimin为规定值时的等效功率PO，才能使用上述4图。折算系数亦称输出功率比（PO′/PO）用K表示。TOPSwitch－II在宽范围输入、固定输入两种情况下，K与U′min的特性曲线分别如图5、图6中的实线所示。需要说明几点：

（1）图5和图6的额定交流输入电压最小值Uimin依次为85V，195V，图中的横坐标仅标出Ui在低端的电压范围。

        （2）当Uimin′>Uimin时K>1，即PO′>PO，这表明原来选中的芯片此时已具有更大的可用功率，必要时可选输出功率略低的芯片。当Uimin′（3）设初级电压为UOR，其典型值为135V。但在Uimin′<85V时 ， 受 TOPSwitch－ II调 节 占 空 比 能 力 的 限 制 ， UOR会 按 线 性 规 律 降 低 UOR′ 。 此 时 折 算 系 数 K="UOR′" /UOR<1。 图 5和 图 6中 的 虚 线 表 示 UOR′ /UOR与 Uimin′ 的 特 性 曲 线 ， 利 用 它 可 以 修 正 初 级 感 应 电 压 值 。

现将对输出功率进行修正的工作程序归纳如下：

（1）首先从图5、图6中选择适用的特性曲线，然后根据已知的Uimin′值查出折算系数K。

（2）将PO′折算成Uimin为规定值时的等效功率PO，有公式

PO=PO′/K（2）

（3）最后从图1～图4中选取适用的关系曲线，并根据PO值查出合适的芯片型号以及η、PD参数值。

下面通过一个典型的实例来说明修正方法。

例4：设计12V，35W的通用开关电源

已知Uimin=85V，假定Uimin′=90％×115V=103.5V。从图5中查出K=1.15。将PO′=35W、K=1.15一并代入式（2）中，计算出PO=30.4W。再根据PO值，从图2上查出最佳选择应是TOP224型芯片，此时η=81.6％，PD=2W。

若选TOP223，则η降至73.5％,PD增加到5W，显然不合适。倘若选TOP225型，就会造成资源浪费，因为它比TOP224的价格要高一些，且适合输出40W～60W的更大功率。

3．2相关参数的修正及选择

（1）修正初级电感量

在使用TOPSwitch－II系列设计开关电源时，高频变压器以及相关元件参数的典型情况见表1，这些数值可做为初选值。当Uimin′LP′=KLP（3）
查表1可知，使用TOP224时，LP=1475μH。当K=1.15时，LP′=1.15×1475=1696μH。
表2光耦合器参数随Uimin′的变化
最低交流输入电压Uimin(V) 85 195
LED的工作电流IF（mA） 3.5 5.0
光敏三极管的发射极电流IE（mA） 3.5 5.0

（2）对其他参数的影响

当Uimin的规定值发生变化时，TOPSwitch－II的占空比亦随之改变，进而影响光耦合器中的LED工作电流IF、光敏三极管发射极电流IE也产生变化。此时应根据表2对IF、IE进行重新调整。

　　TOPSwitch－II独立于Ui、PO的电源参数值，见表3。这些参数一般不受Uimin变化的影响。

表3独立于Ui、PO的电源参数值
独立参数 典型值
开关频率f(kHz) 100
输入保护电路的箝位电压UB(V) 200
输出级肖特基整流二极管的正向压降UF(V) 0.4
初始偏置电压UFB(V) 16
（3）输入滤波电容的选择
参数 TOP221 TOP222 TOP223 TOP224 TOP225 TOP226 TOP227
高频变压器初级电感LP(μH) 8650 4400 2200 1475 1100 880 740
高频变压器初级泄漏电感LPO(μH) 175 90 45 30 22 18 15
次级开路时高频变压器的谐振频率fO(kHz) 400 450 500 550 600 650 700
初级线圈电阻RP（mΩ） 5000 1800 650 350 250 175 140
次级线圈电阻RS（mΩ） 20 12 7 5 4 3.5 3
输出滤波电感的直流电阻RL1（mΩ） 40 32 25 20 16 13 10
共模扼流圈的直流电阻RL2（mΩ） 400 370 333 300 267 233 200