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使用计算机规划单片开关电源

1设计概述自从20世纪90年代以来,各种单片开关电源集成电路竞相问世,现已形成TOPSwitch、TOPSwitch?? Ⅱ、TOPSwitch?FX、TOPSwitch?GX、TinySwitc

1规划概述

自从20世纪90年代以来,各种单片开关电源集成电路竞相面世,现已构成TOPSwitch、TOPSwitch?? Ⅱ、TOPSwitch?FX、TOPSwitch?GX、TinySwitch和TinySwitch?II六大系列近百种类型。它们具有高集成度、高性价比、最简外围电路、最佳功能指标等明显长处,现已成为世界上开发250W以下中、小功率开关电源、精细开关电源及电源模块的优选集成电路。

单片开关电源不只在整机电路规划、高频变压器规划、反应电路、维护电路和要害元器件的挑选方面有许多独到之处,而且特别合适用计算机来完结整个开关电源的规划作业,这已成为世界电源范畴的一项新技能。由美国PI(PowerIntegrations)公司开发的PIExpert软件正是选用了这项技能。可是,该软件没有作为产品对外出售,所赠送的光盘也对软件的装置运用次数以及运转时刻进行了严厉约束,软件的原代码更列为公司的最高秘要。此外,PIExpert软件亦存在某些不足之处,突出表现在每种系列产品各对应于一套专门的软件,而且只能对现有产品进行规划。因而,也给用户运用带来一些不便利之处。

为处理上述问题,促进这项新技能能够在国内敏捷推广应用,咱们在参阅PIExpert的基础上,运用 VisualBasic(以下简称VB)言语独立开宣布通用性很强的KDPExpert专家系统,为开关电源规划人员供给了一套功能强大而又简洁有用的规划软件。该软件不只适用于TOPSwitch、TOPSwitch?并颉?TOPSwitch?FX和TOPSwitch?GX系列,还为将来面世的新产品预留出满意的接口。本讲座具体论述运用计算机规划单片开关电源的新技能以及KDPExpert软件的规划思维,规划办法、界面风格和运用指南。为了叙说便利,下面统一用TOPSwitch来表明TOPSwitch、TOPSwitch?并颉?TOPSwitch?FX和TOPSwitch?GX系列。

2单片开关电源的两种作业形式

单片开关电源有两种根本作业形式:一种是接连形式CUM(ContinuousMode),另一种是不接连形式

图1两种形式的开关电流波形

(a)接连形式(b)不接连形式

DUM(DiscontinuousMode)。这两种形式的开关电流波形别离如图1(a)及图1(b)所示。由图可见,在接连形式下,初级开关电流是从一定起伏开端的,然后上升到峰值,再敏捷回零。其开关电流波形呈梯形。这表明在接连形式下,因为储存在高频变压器的能量在每个开关周期内并未悉数释放掉,因而下一个开关周期具有一个初始能量。选用接连形式可减小初级峰值电流IP和有效值电流IRMS,下降芯片的功耗。但接连形式要求增大初级电感量LP,这会导致高频变压器的体积增大。综上所述,接连形式适用于功率较小的TOPSwitch和尺度较大的高频变压器。

不接连形式的开关电流是从零开端上升到峰值,再降至零的。这就意味着储存在高频变压器中的能量有必要在每个开关周期内彻底释放掉,其开关电流波形呈三角形。不接连形式下的IP、IRMS值较大,但所需求的LP较小。因而,它合适于选用输出功率较大的 TOPSwitch,配尺度较小的高频变压器。

3单片开关电源反应电路的四种根本类型

单片开关电源的电路能够千变万化,但其反应电路只要四种根本类型:

(1)根本反应电路;

(2)改进型根本反应电路;

(3)配稳压管的光耦反应电路;

(4)配TL431的光耦反应电路。

它们的简化电路如图2所示。

图2(a)为根本反应电路,其长处是电路简略,本钱低价,适于制造小型化、经济性开关电源;其缺陷是稳压功能较差,电压调整率SV=±1.5%~±2.5%,负载调整率SI≈±5%。

图2反应电路的四种根本类型

(a)根本反应电路(b)改进型根本反应电路(c)配稳压管的光耦反应电路(d)配TL431的光耦反应电路

当f=130kHz时,Δf=±4kHz;当f=65kHz时,Δf=±2kHz。

表1单片开关电源典型产品的技能指标

图2(b)为改进型根本反应电路,只需添加一只稳压管VDZ和电阻R1,即可使负载调整率到达±2%。VDZ的安稳电压一般为22V,有必要相应添加反应绕组的匝数,以取得较高的反应电压UFB,满意电路的需求。

图2(c)是配稳压管的光耦反应电路。由VDZ供给参阅电压UZ,当输出电压UO产生动摇时,在光耦内部的 LED上可取得差错电压。因而,该电路相当于给TOPSwitch添加一个外部差错放大器,再与内部差错放大器合作运用,即可对UO进行调整。这种反应电路能使电压调整率到达±1%以下。

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