单片开关电源设计步骤.doc

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1、单片开关电源设计步骤下面对35个设计步骤作详细的阐述。[步骤1]确定开关电源的基本参数（1）交流输入电压最小值：Umin，见表1。（2）交流输入电压最大值：Umax，见表1。表1根据交流输入电压范围确定Umin、Umax值交流输入电压U（V）Umin(V)Umax(V)固定输入：100/11585132通用输入：85～26585265固定输入：230±15％195265（3）电网频率fL：50Hz或60Hz。（4）开关频率f：66~132kHz。（5）输出电压UO（V）：已知。（6）输出功率PO（W）：已知。（7）电源效

2、率η：一般取80％，除非有更好的数据可用。（8）损耗因数Z：Z代表次级损耗与总功耗的比值。典型值为0.5。[步骤2]根据输出要求，选择反馈电路的类型以及反馈电压UFB详见表2。可从4种反馈电路中选择一种合适的电路，并确定反馈电压UFB的值。表2反馈电路的类型及UFB参数值反馈电路类型UFB（V）UO的准确度（％）SV（％）SI（％）基本反馈电路5.7±10±1.5±5改进型基本反馈电路27.7±5±1.5±2.5配稳压管的光耦反馈电路12±5±0.5±1配TL431的光耦反馈电路12±1±0.2±0.2[步骤3]根据U、

3、PO值来确定输入滤波电容CIN、直流输入电压最小值UImin（1）令整流桥的响应时间tc=3ms。（2）根据输入电压，从表3中查出CIN值。（3）得到UImin的值。表3确定CIN、UImin的值交流输入电压U（V）PO（W）比例系数（μF/W）CIN(μF)UImin(V)固定输入：100/115已知2～3(2～3)Po≥90通用输入：85～265已知2～3(2～3)Po≥90固定输入：230±15％已知11*Po≥240[步骤4]根据交流输入电压U确定初级感应电压UOR、钳位二极管反向击穿电压UB值（1）根据输入电压

4、，从表4中查出UOR、UB值。（2）步骤25将用到UB值来选择瞬变电压抑制器（TVS）的型号。（3）TOPSwitch关断且次级电路处于导通状态时，次级电压会感应到初级。感应电压UOR与UI相叠加后，加至内部功率开关管（MOSFET）的漏极上。此时初级漏感释放能量，并在漏极上产生尖峰电压UL。由于上述不利情况同时出现，极易损坏芯片，因此需给初级增加钳位保护电路。利用TVS器件来吸收尖峰电压的瞬间能量，使上述三种电压之和不超过漏源击穿电压U（BR）DS值。表4确定UOR、UB值U（V）UOR(V)UB(V)固定输入：100

5、/1156090通用输入：85～265135200固定输入：230±15％135200[步骤5]根据UImin和UOR来确定最大占空比Dmax最大占空比的计算公式为：Dmax=*100%（1）死区时间定为0.2TTon=T*Dmax[开通时间]T=1/f[周期]（1）MOSFET的通态漏－源电压UDS（ON）=10V。（2）应在U=Umin时确定Dmax。若将UOR=135V、UImin=90V、UDS(ON)=10V一并代入式（1），可计算出Dmax=64.3％，这与典型值67％非常接近。Dmax随着U的升高而减小，例

6、如当U=Umax=265V时，Dmax=34.6％。[步骤6]确定初级脉动电流IR与初级峰值电流IP的比值KRP定义比例系数KRP=IR/IP(2)IR为初级脉动电流（1）当U确定之后，KRP有一定的取值范围。在110V／115V或宽范围电压输入时，可选KRP=0.4，当230V输入时，取KRP=0.6。（2）在整个迭代过程中，可适当增大KRP的值，但不得超过表5中规定的最大值。KRP<1工作在连续模式U（V）KRP最小值（连续模式）最大值（不连续模式）固定输入：100/1150.41.0通用输入：85～2650.41.

7、0固定输入：230±15％0.61.0表5确定KRP[步骤7]确定初级波形参数计算下列参数（电流单位均取A）：（1）输入电流的平均值IAVG=Po/(ηUinmin)（3）（2）初级峰值电流IP=2*Po/(η*Uinmin*Dmax)=（4）（3）初级脉动电流IR〔可由式（2）求得〕（4）初级有效值电流IRMS===0.577IP*（5）[步骤8]根据电子数据表格和所需IP值，选择TOPSwitch芯片（1）所选极限电流最小值ILIMIT(min)应满足0.9ILIMIT(min)≥IP（6）（2）若芯片散热不良，则选

8、功率稍大些的芯片。[步骤9和步骤10]计算芯片的结温Tj（1）计算结温Tj=〔IRMS2×RDS(ON)＋CXT(UImax＋UOR)2f〕·RθA＋25℃（7）式中：CXT是漏极结点的等效电容。括号内第二项代表当交流输入电压较高时，由于CXT不断被充放电而引起的开关损耗，可用PCXT表示。（2）计算过程中若发现Tj