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TinySwitch单片开关电源的设计方法
浏览157次2017-06-27 14:48
  应用于小功率开关电源的集成芯片TinySwitch采用内置芯片供电电源,不需辅助电源;采用窗口比较方式,替代了TOP-Switch芯片的误差放大器和PWM,改善了电路的响应速度;控制方式采用逐周电流限制方式:“跳周期”的工作方式通过改变有效的工作频率,使开关损耗与负载呈g性比例,电源具有极篼的效率;具有内置过热保护的超温闭锁功能,确保开关安全工作。

因此,应用TinySwitch制作的开关电源具有电路简单、元件数目少,性能价格比篼,是10W以下隔离型开关电源的最佳选择。

2开关电源的设计方法(TNY253)的开关电源的典型电路如所示。

计算最小的反射电压VorJ)利用Vor设计断续运行模式,必要时可以提高VorJ)在V=150V时,选择比较大的TinySwitch以保证运行在断续运行模式;4)选择合适的铁氧体磁芯设计变压器;5)选择反馈电路及其元器件。

具体的设计步骤如下:确定系统要求:在通用输入情况下,交流输入电压极限值交流总线频率fL=50赫兹;输出电压V.、输出功率P和效率n.选定输出二极管。根据期望的电源效率和成本选定输出二极管。1)对于输出电压低于7.5V的电源,选用肖特基二极管可输出二极管最大峰值反向电压为:PIV=0.8xVH,其中VR为输出二极管击穿电压值,肖特基二极管的VR为40-45V,超快速二极管的VR*100-200V,快速二极管的VR为大于200V.反射输出电压VorS:若Vor大于150V,则重新回到步骤2中选择篼VR的二极管。

根据输入电压范围和输出功率选择TinySwitch.在通常输入电压下,对于1―1.5W的输出功率,应选择TNY254,对于3.5―4W的输出功率应选择TNY255.决定变压器初级电流最大值Ip计算在断续工作模式下最大占空比初级峰值电流为过热降额系数0.9与选择的TinySwitch数据卡中最小电流Iuurr的乘积,IpsOSxminluMrr.计算开关断开时间与复位时间比值Kp:检验Kdp是否满足断续运行模式,否则,必须提高Vr值。

运行模式根据电源的要求确定,一般尽可能地运行于断续状态。因为此时输出滤波器可以采用PN结二极管,体积小,可以减小滤波器的成本、输出纹波和电磁千扰。使用RC吸收电路和PN结二极管要求运行于完全断续模式,通过提篼V保持在低于150V时,使,此时可以保证漏极电压低于电话:010~62559461,62545262(Fax)您的论文得到两院院士关注〈微计算机信>推荐值650V.基本断续运行状态(Kp>l)指在绝大多数情况下运行于断续模式,偶尔运行于连续模式。

若运行于连续模式(Kcp<1),必须采用肖特基二极管作为输出电容器,以减小过长的反向恢复时间。

17.计算变压器。变比为:i.根据不同的需要选若,则为完全断续运行模式,转到步骤bookmark4择合适的铁芯。

3000高斯。初级匝数:其中,IP计算初级和次级线圈匝数,保证最大磁密小于16A;否则,确定是否需要运行于完全断续模式。若需要则使,150V,转到步骤16A,若Vr>150V,回到第7步选择较篼的TinySwitch.如果不需要运行于完全断续模式,则进入下一步。

11.检若多1,则运行于基本断续模式,转到16A,否则,转到下一步。

次级匝数:Ns=气隙长度:于0.1毫米。

18.计算初级与次级电流有效值。

断续模式下初级电流有效值:12.确定连续运行模式是否满足设计要求。若满足,进入下一步,否则,使=1,重新计算=,若V8< 150V,转到步骤16A,若VoMOV,回到第7步选择较篼的TinySwitch. 13.重新计算连续运行模式下的最大占空比,=TZfr~开始连续模式的设计。M"v 14.计算初级脉动电流与初级峰值电流的比值。根据:计算比值=次级电流有效值:步的公式计算和Vr.若VoMOV,进入16B,否则回到第7步选择较篼的TinySwitch.断续模式:~连续模式:~其中Ip为步骤8的取值,fS为TinySwitch给定数据中开关频率值,Z为损耗分配系数。Z=0时,所有的损耗在初级,Z=1时,所有的损耗在次级。

19.确定输出短路电流。/OT=/fxix/t,其中k为电流最大值与有效值之间的转换系数,肖特基二极管:k=0.9,PN结二极管:k=0.8.检验Ics应小于二极管直流电流额定值,否则,应重选额定电流高的二极管。/ 20.确定输出电容CtT.计算输出脉动电流:7观一C选择输出电容使其RMS电流额定值不低于I%. 21.确定反馈回路和输出滤波器。输出电压必须在第一级输出电容之后和输出滤波LC之前检测。这样可以使输出滤波LC在反馈环之外,LC的振荡频率可以较低,以满足输出纹波的特殊要求。

利用齐纳二极管串联光耦LED组成反馈电路,输出电压VVz+VuVulV,对于要求更精确输出时,选用TL431代替齐纳二极管。

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通信:100080北京8712倌箱微计算机倌息编辑部-72元/年邮局订阅号:82-946应用TinySwitch制作的开关电源具有电路简单、体积小、元件数目少,性能强、成本低的优点,本文介绍的TinySwitch单片开关电源的基本设计方法,具有简单易行、经济高效的优点,对于电源设计者具有一定的指导作用。
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