單片開關(guān)電源的快速設(shè)計法

　　下面將通過3個典型設(shè)計實(shí)例加以說明。

　　例1：設(shè)計輸出為5V、300W的通用開關(guān)電源

　　通用開關(guān)電源就意味著交流輸入電壓范圍是85V～265V。又因UO=＋5V，故必須查圖1所示的曲線。首先從橫坐標(biāo)上找到PO=30W的輸出功率點(diǎn)，然后垂直上移與TOP224的實(shí)線相交于一點(diǎn)，由縱坐標(biāo)上查出該點(diǎn)的η=71.2％，最后從經(jīng)過這點(diǎn)的那條等值線上查得PD=2.5W。這表明，選擇TOP224就能輸出30W功率，并且預(yù)期的電源效率為71.2％,芯片功耗為2.5W。

　　若覺得η=71.2％的效率指標(biāo)偏低，還可繼續(xù)往上查找TOP225的實(shí)線。同理，選擇TOP225也能輸出30W功率，而預(yù)期的電源效率將提高到75％，芯片功耗降至1.7W。

　　根據(jù)所得到的PD值，進(jìn)而可完成散熱片設(shè)計。這是因?yàn)樵谠O(shè)計前對所用芯片功耗做出的估計是完全可信的。

　　例2：設(shè)計交流固定輸入230V±15％，輸出為直流12V、30W開關(guān)電源。

　　圖4固定輸入且輸出為12V時PD與η，PO的關(guān)系曲線

　　η/％(Uimin=195V)

　　圖5寬范圍輸入時K與Uimin′的關(guān)系

　　圖6固定輸入時K與Uimin′的關(guān)系

　　根據(jù)已知條件，從圖4中可以查出，TOP223是最佳選擇，此時PO=30W，η=85.2％，PD=0.8W。

　　例3：計算TOPswitch－II的結(jié)溫

　　這里講的結(jié)溫是指管芯溫度Tj。假定已知從結(jié)到器件表面的熱阻為RθA(它包括TOPSwitch－II管芯到外殼的熱阻Rθ1和外殼到散熱片的熱阻Rθ2)、環(huán)境溫度為TA。再從相關(guān)曲線圖中查出PD值，即可用下式求出芯片的結(jié)溫：

　　Tj=PD·RθA＋TA(1)

　　舉例說明，TOP225的設(shè)計功耗為1.7W，RθA=20℃/W，TA=40℃，代入式（1）中得到Tj=74℃。設(shè)計時必須保證，在最高環(huán)境溫度TAM下，芯片結(jié)溫Tj低于100℃，才能使開關(guān)電源長期正常工作。

　　3根據(jù)輸出功率比來修正等效輸出功率等參數(shù)

　　3．1修正方法

　　如上所述，PD與η，PO的關(guān)系曲線均對交流輸入電壓最小值作了限制。圖1和圖2規(guī)定的Uimin=85V，而圖3與圖4規(guī)定Uimin=195V（即230V－230V×15％）。若交流輸入電壓最小值不符合上述規(guī)定，就會直接影響芯片的正確選擇。此時須將實(shí)際的交流輸入電壓最小值Uimin′所對應(yīng)的輸入功率PO′，折算成Uimin為規(guī)定值時的等效功率PO，才能使用上述4圖。折算系數(shù)亦稱輸出功率比（PO′/PO）用K表示。TOPSwitch－II在寬范圍輸入、固定輸入兩種情況下，K與U′min的特性曲線分別如圖5、圖6中的實(shí)線所示。需要說明幾點(diǎn)：

　　（1）圖5和圖6的額定交流輸入電壓最小值Uimin依次為85V，195V，圖中的橫坐標(biāo)僅標(biāo)出Ui在低端的電壓范圍。