TOPSwitchGX系列單片開關電源的快速設計法

TOPSwitchGX屬于高性價比的單片開關電源。下面介紹利用特性曲線快速選擇TOPSwitchGX芯片并估算電源效率η和芯片功耗PD的方法?？焖僭O計法可為設計單片開關電源提供重要依據。

1快速選擇TOPSwitchGX芯片的方法

TOPSwitchGX的交流輸入方式有兩種：寬范圍輸入（交流85V～265V，亦稱世界通用的供電電壓輸入），固定輸入（交流230V±15％，亦稱單一供電電壓輸入）。下面介紹四種快速選擇曲線及其使用方法和設計實例。

1.1寬范圍輸入時PD與η、PO的關系曲線

TOPSwitchGX系列產品在寬范圍輸入條件下，當輸出電壓UO=＋5V、＋12V時，PD與η、輸出功率（PO）的關系曲線，分別如圖1、圖2所示。現(xiàn)規(guī)定以下條件：開關頻率f=132kHz；交流輸入電壓U=85V～265V；輸入濾波電容CIN的容量按3μF/W的比例系數(shù)選取；初級感應電壓UOR=135V；漏極鉗位電壓UB=200V，漏極鉗位電路中可以并聯(lián)上RC網絡，以減少瞬態(tài)電壓抑制器的損耗；輸出整流管采用肖特基二極管，5V輸出時正向壓降為0.45V、反向耐壓為45V；12V輸出時分別為0.54V、100V；TOPSwitchGX在額定輸出時的最低結溫Tjmin=100℃（僅Y封裝為110℃）。圖中，橫坐標代表PO，縱坐標代表η。所給出的八條實線依次對應于TOP242～TOP249的電源效率，虛線則表示芯片功耗的等值線。圖中的陰影區(qū)對應于輸出電流IO>10A的情況，若要使用該區(qū)域內的曲線部分，應選更大功率的輸出整流管并增加濾波電容的容量，此時電源效率會降低些。

圖1寬范圍輸入、5V輸出時PD與η、PO的關系曲線

圖2寬范圍輸入、12V輸出時PD與η、PO的關系曲線

圖3固定輸入、5V輸出時PD與η、PO的關系曲線

1.2固定輸入時PD與η、PO的關系曲線

TOPSwitchGX系列產品在固定輸入條件下，當UO=＋5V、＋12V時，PD與η、PO的關系曲線，分別如圖3、圖4所示。這里假定U=230V±15％，CIN的容量按1μF/W的比例系數(shù)選取。其余條件同上。

1.3快速選擇曲線的使用方法

利用上述曲線能快速選擇TOPSwitchGX芯片，并得到電源效率和芯片功耗的估計值，也為選擇散熱器提供了依據。由于這些曲線反映了PD、η、PO參數(shù)的內在聯(lián)系，因此所得到的估計值是可信的。

使用快速選擇曲線的方法如下：

（1）根據預先確定好的U、UO值，選擇適用的特性曲線；

（2）從橫坐標上查出所預期的輸出功率點（PO）；

（3）沿此功率點垂直向上移動，直到與第一條實

曲線相交；

（4）讀出該交點對應于縱坐標的電源效率值；

（5）確定該效率值是否滿足設計要求，如不滿足，再向上移動查找其他曲線；

（6）從虛線（等值線）上讀出所選芯片的功耗PD，供設計散熱器時參考。

最后再利用電子數(shù)據表格或PI專家系統(tǒng)完成整個開關電源的設計工作。