TOPSwitch單端反激式開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)

1、第二節(jié) TOPSwitch組成單端反激式開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)流程圖TOPSwitch是內(nèi)含高壓功率MOSFET開(kāi)關(guān)管的單片復(fù)合IC器件，它包含所有的模擬和數(shù)字控制電路，能完成隔離變壓、調(diào)整穩(wěn)壓、自動(dòng)保護(hù)等開(kāi)關(guān)電源需要的全部功能。由于IC外部元器件很少，因此它能大為簡(jiǎn)化電源的設(shè)計(jì)。又因它的開(kāi)關(guān)頻率高達(dá)100KHz，從而能明顯縮小電源變壓器的尺寸，并且允許使用更小的儲(chǔ)能元件。當(dāng)電網(wǎng)電壓為85-265時(shí)其輸出功率功率可達(dá)50W，當(dāng)電網(wǎng)電壓為195-265時(shí)，輸出功率則達(dá)100W。設(shè)計(jì)一臺(tái)單端反激式離線開(kāi)關(guān)電源，涉及到電氣工程的許多方面：模擬電路和數(shù)字電路的結(jié)構(gòu)，雙極管和MOS功率管器件的特征，磁性材料的考

2、慮，熱溫升的散發(fā)，過(guò)流和過(guò)壓的安全防護(hù)，控制回路的穩(wěn)定性能等。這就提出了一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)：它的設(shè)計(jì)涉及到需要綜合協(xié)調(diào)的許多可變因素。正是由于TOPSwitch的高度集成化，才使得這項(xiàng)設(shè)計(jì)任務(wù)被大大地簡(jiǎn)化。因?yàn)樗行У目s減了設(shè)計(jì)變數(shù)項(xiàng)目，并且建立了IC內(nèi)部回路的穩(wěn)定性，所以發(fā)展成為一種簡(jiǎn)單的逐步設(shè)計(jì)方法，使之容易遵循參照，并指引讀者從TOPSwitch的設(shè)計(jì)流程圖中，快速的得到較滿意的結(jié)果。一臺(tái)開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)，本質(zhì)上是一件把許多變數(shù)調(diào)節(jié)到最佳值的反復(fù)過(guò)程。它的設(shè)計(jì)方法大體上可有下述三部分：一是完整的設(shè)計(jì)流程圖，而是簡(jiǎn)明扼要的設(shè)計(jì)步驟，三是深化的數(shù)據(jù)信息處理。在構(gòu)思階段的流程圖，是做成一個(gè)框圖來(lái)提供

3、全局的概貌，并指出完整的設(shè)計(jì)步驟。該逐步設(shè)計(jì)程序是設(shè)計(jì)方法的一種簡(jiǎn)化模式，在執(zhí)行程序階段，他自始至終指導(dǎo)讀者如何按給定的電源系統(tǒng)指標(biāo)要求和規(guī)范，運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)規(guī)則，查閱表格和簡(jiǎn)化的圖示項(xiàng)目，來(lái)完成所需的TOPSwitch反激式電源的設(shè)計(jì)在優(yōu)化最佳數(shù)據(jù)和信息的過(guò)程中，可利用關(guān)鍵的基本工作數(shù)據(jù)作為設(shè)計(jì)指南，例如一些方程式和導(dǎo)向圖標(biāo)等。在以上三者之間，它們提供了前后相互參照的內(nèi)容，讓讀者能開(kāi)闊思路，在給定的階段執(zhí)行有關(guān)程序，實(shí)現(xiàn)最佳參數(shù)，這有利于深入理解和進(jìn)一步優(yōu)化數(shù)據(jù)。由于TOPSwitch器件電路的高度集成化，過(guò)去設(shè)計(jì)這類電源的一些爭(zhēng)論，均在芯片中得到解決。只有少量需要調(diào)節(jié)的器件留在IC外面加以安排，

4、這就能維持它的基本電路結(jié)構(gòu)不變。有關(guān)反饋?zhàn)儞Q器要求的特殊應(yīng)用，例如恒定電流輸出、恒定功率輸出等，詳見(jiàn)有關(guān)文獻(xiàn)。對(duì)于用TOPSwitch的反饋電路，只需在基本的變換器電路結(jié)構(gòu)上增加一些改進(jìn)措施，因?yàn)樗鼈兌荚O(shè)置在IC外圍。有四種不同的反饋電路形式可供選用，其中兩種反饋回路是受光耦器件控制的。另外兩種反饋回路是偏置繞組只接阻容（或再串二極管）加到IC。這取決于開(kāi)關(guān)電源對(duì)輸出電壓和輸出電流的要求指標(biāo)。TOPSwitch產(chǎn)品手冊(cè)給出的設(shè)計(jì)流程圖，共有35個(gè)設(shè)計(jì)步驟，現(xiàn)把其設(shè)計(jì)步驟歸納為以下四個(gè)階段：1 根據(jù)用戶的要求，確定所需電源的基本指標(biāo)，并且確定相應(yīng)的反饋電路結(jié)構(gòu)：指標(biāo)較高者選用光耦反饋控制電路，指

5、標(biāo)較低者可選擇反饋繞組直接阻容（或再串聯(lián)穩(wěn)壓二極管），加到TOPSwitch的偏置腳端；2 選擇足夠的最小功率規(guī)格TOPSwitch-IC器件；3 根據(jù)已選的TOPSwitch器件，設(shè)計(jì)最小號(hào)的主功率變壓器；4 合理選擇其他所有外部元器件參數(shù)。在幾個(gè)步驟分解概述之后，深化的逐步設(shè)計(jì)程序，本章還將給出反激式開(kāi)關(guān)電源所有重要的計(jì)算公式，便于讓讀者自行完成大部分計(jì)算，以緩解設(shè)計(jì)者在反激式電源設(shè)計(jì)中遇到的錯(cuò)綜復(fù)雜、冗長(zhǎng)乏味的麻煩。在前面的講解中，簡(jiǎn)明扼要地給出了基本原則和各式各樣的表格。例如，在輸出整流器二極管的表格中，分兩類不同用場(chǎng)的整流器：一是低壓肖特基二極管，二是超快恢復(fù)反向電壓較高的二級(jí)管，并

6、且給出它們的幾種型號(hào)、主要電氣參數(shù)和產(chǎn)品廠家。下面將按主要的步驟和階段，展開(kāi)討論用TOPSwitch組成的單端反激式開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)方法。它適用于100kHz工作頻率下的許多510W、2060W中小功率穩(wěn)壓電源。它是掌握這一類較特殊的反激式高頻開(kāi)關(guān)電源的有效方法，起到“綱舉目張”的作用。為簡(jiǎn)化分析，對(duì)下面討論的幾個(gè)分散內(nèi)容適當(dāng)作了調(diào)整，合并同類項(xiàng)，把原第3、4、5步驟，合并到第一步驟?！?】 步驟1、3、4、5 根據(jù)用戶的要求，確定設(shè)計(jì)電源的電網(wǎng)交流輸入電壓值，有三種典型類別：一是輸入為100115VAC，二是輸入為通用范圍85265VAC，三是輸入為230VAC時(shí)，對(duì)應(yīng)的電網(wǎng)電壓最小值和最大值

7、VACMIN、VACMAX；不同直流輸入電壓值相應(yīng)的原邊反射輸入電壓值VOR、原邊齊納二極管箝位電壓值VCLO。電網(wǎng)輸入交流電壓（V）最小交流電壓值（V）最大交流電壓值（V）整流后最小直流電壓（V）原邊反射輸出電壓（V）齊納二極管箝位電壓（V）100/11585132906090通用8526590135200230195265240135200另外，還需要確定電源的輸出電壓、輸出功率、效率等，分別如下：(1 電網(wǎng)頻率：為50Hz或者60Hz；TOPSwitch的開(kāi)關(guān)頻率：為100kHz；(2 輸出直流電壓：5、7.5、12、15等，單位用福特（V）；(3 輸出功率：5、10、15、20、25、

8、30、40、50等，單位用瓦特（W）；(4 電源整機(jī)效率：若無(wú)較好的參考數(shù)據(jù)，可取0.8；(5 損耗分配因數(shù)Z：若無(wú)較好的參考數(shù)據(jù)，可取Z0.5；(6 根據(jù)電網(wǎng)電壓來(lái)確定輸入儲(chǔ)能電容器和變換器最小直流輸入電壓VDCMIN。設(shè)電網(wǎng)全橋整流器的導(dǎo)電時(shí)間為3ms，選擇輸入儲(chǔ)能電容器：當(dāng)電網(wǎng)輸入為100/115VAC或通用輸入85265VAC條件下，按輸出功率值的瓦特?cái)?shù)乘上23；而當(dāng)電網(wǎng)輸入為230VAC時(shí)，取值按輸出功率值的瓦特?cái)?shù)乘上1。(7 根據(jù)最小直流輸入電壓VDCMIN和原邊反射輸出電壓VOR，來(lái)確定電網(wǎng)電壓為最低值時(shí)的最大占空比DMAX，此時(shí)設(shè)TOPSwitch導(dǎo)通時(shí)的漏源電壓為VDS10V

9、。【2】 步驟2 根據(jù)設(shè)計(jì)電源要求的輸出電壓穩(wěn)定精確度、負(fù)載電流變化的調(diào)整率、電網(wǎng)電壓變化的調(diào)整率等要求，來(lái)確定反饋傳感電路的結(jié)構(gòu)（有四種）與偏置電壓值（有三種）。輸出電壓穩(wěn)定精度負(fù)載變化調(diào)整率電網(wǎng)變化調(diào)整率反饋電路結(jié)構(gòu)選取偏置電壓數(shù)值（V）1.00.20.2光耦/TL431125.01.00.5光耦/齊納管125.02.51.5原邊增強(qiáng)型27.710.05.01.5原邊基本型5.7【3】 步驟6、7 根據(jù)不同的電網(wǎng)輸入電壓條件，按連續(xù)工作狀態(tài)與非連續(xù)工作狀態(tài)的原邊電流比例因數(shù)，可得到不同的原邊脈動(dòng)電流與峰值電流之比值。開(kāi)始選用時(shí)，先從最小值選取，即當(dāng)電網(wǎng)輸入電壓為100/115VAC或者通用

10、輸入時(shí)，0.4；當(dāng)電網(wǎng)輸入電壓為230VAC時(shí)，取0.6。然后，再根據(jù)有關(guān)計(jì)算公式分別得到四個(gè)不同的原邊電流參數(shù)值：a 計(jì)算原邊平均輸入電流值：（A）；b 計(jì)算原邊峰值電流值：（A）；c 計(jì)算原邊脈動(dòng)電流值：（A）；d 計(jì)算原邊有效電流值（均方根值RMS）：（A）。【4】 步驟8、9、10 選擇功率容量足夠的最小型號(hào)的TOPSwitch器件，即在實(shí)際的溫升也限制之下，根據(jù)最小電流限制的規(guī)范（見(jiàn)如下關(guān)系式），從盡可能小的三端TOPSwitch工作電流開(kāi)始考慮選用器件：當(dāng)有必要時(shí)，應(yīng)選擇功率容量較大型號(hào)TOPSwitch產(chǎn)品?！?】 步驟11 對(duì)照要求的峰值電流來(lái)檢驗(yàn)所選TOPSwitch的最小限

11、制電流ILIMIT，可增大電流比例因數(shù)，知道1.0，或者，反復(fù)調(diào)節(jié)?！?】 步驟12、13 首先計(jì)算變壓器的原邊電感，根據(jù)輸出功率來(lái)選擇變壓器磁芯材料與骨架尺寸，確定一下四項(xiàng)參數(shù)：a 磁芯有效截面積（）；b 磁芯的有效磁路長(zhǎng)度（）；c 磁芯無(wú)氣隙時(shí)的有效電感量（即電感因數(shù)）：（nH/匝數(shù)的平方）；d 繞線骨架的寬度（mm）。【7】 步驟14 設(shè)置變壓器原邊繞組匝數(shù)的繞制層數(shù)，先取繞制層數(shù)為四層，在調(diào)節(jié)過(guò)程中維持在繞制層數(shù)為1.02.0之間。副邊繞組匝數(shù)的選擇有如下兩種情形：a 當(dāng)電網(wǎng)電壓為100/115V時(shí)：每伏特取1.0匝；b 當(dāng)電網(wǎng)電壓為230V和通用輸入時(shí)：每伏特取0.6匝。并且繞制層數(shù)

12、與副邊繞組匝數(shù)均需要反復(fù)調(diào)節(jié)?！?】 步驟15 計(jì)算原邊繞組匝數(shù)和偏置繞組匝數(shù)的選擇有如下兩種情形：a 二極管正向電壓：對(duì)于P/N型二極管取0.7V，對(duì)肖特基二極管取0.4V；b 設(shè)置輸出整流器正向電壓；c 設(shè)置偏置整流器正向電壓；d 計(jì)算原邊繞組匝數(shù)；e 計(jì)算偏置繞組匝數(shù)。【9】 步驟1622 選擇磁芯的最大工作磁通密度在20003000GS范圍內(nèi)；磁芯的氣隙長(zhǎng)度值應(yīng)當(dāng)；合理選擇原邊導(dǎo)線銅截面的最小直徑DIA（mm）、原邊繞制漆包線的最大直徑OD（mm）；原邊繞組的電流容量CMA；以每安培的銅導(dǎo)線截面圓周長(zhǎng)度限制在200500mils（mils為千分之一英寸：118mils3mm）。對(duì)繞制線

13、圈的絕緣，當(dāng)電網(wǎng)電壓為230VAC或者為通用輸入時(shí)，應(yīng)設(shè)置安全邊緣界限為3mm（即118mils）；當(dāng)電網(wǎng)電壓為110115VAC時(shí)，設(shè)置安全邊緣為1.5mm（即59mils）。如副邊繞組用三重絕緣導(dǎo)線，可不設(shè)置安全邊緣界限。三相參數(shù)變化方向CMA層數(shù)磁芯骨架【10】 步驟23 確定副邊的參數(shù)、a 副邊峰值電流（A）；b 副邊電流有效值：（A）；c 輸出電容器的脈動(dòng)電流：（A）；d 副邊導(dǎo)線銅界面的最大直徑：（mm）；e 副邊繞制漆包線的最大外徑：（mm）?！?1】 步驟24 確定副邊繞組最大峰值反向電壓（V）、并確定偏置繞組最大峰值反向電壓（V）?！?2】 步驟25 選擇其他外部元器件。首先

14、是根據(jù)電網(wǎng)交流輸入電壓和箝位齊納電壓，合理地選用選用接在原邊繞組與MOSFET漏極間地箝位齊納二極管與阻斷二極管。電網(wǎng)輸入交流電壓（V）箝位齊納電壓（V）箝位齊納二極管型號(hào)、反向電壓、功率、廠家阻斷二極管型號(hào)、反向電壓、功率、廠家100/11590P6KE91:91V/5WMOTOROLABYV26B:400V/1A(UFRPHILIPS通用輸入200P6KE200:200V/5WMOTOROLABYV26C:600V/1A(UFRPHILIPS230200P6KE200:同上BYV26C:同上【13】 步驟26 選用輸出整流器二極管型號(hào)，要注意反向電壓值。是整流器二極管的產(chǎn)品額定反向耐壓。要

15、求整流器二極管的工作電流，式中電流是二極管的額定直流電流值，其輸出電流值。整流器二極管型號(hào)反向電壓值（V）工作電流（A）制造廠家肖特基二極管IN5819401.0MOTOROLAIN5822403.0MOTOROLAMBR745457.5MOTOROLAMBR10454510MOTOROLAMBR16454516MOTOROLA超快恢復(fù)二極管UF40021001.0GIMUR1101001.0MOTOROLAMUR1202001.0MOTOROLAUF40032001.0GIBYV27-200V2002.0PHILIPS,GIUF54011003.0GIUF54022003.0GIMUR410

16、1004.0MOTOROLAMUR4202004.0MOTOROLAMUR8101008.0MOTOROLAMUR8202008.0MOTOROLABYW29-2002008.0PHILIPS,GIBYV32-20020020.0PHILIPS【14】 步驟27 按輸出電流脈動(dòng)值選擇輸出電容器：脈動(dòng)電流值規(guī)定105、100kHz時(shí)應(yīng)等于、大于。用低等效串聯(lián)電阻（ESR）的電解電容器，其輸出開(kāi)關(guān)脈動(dòng)電壓為。輸出大電流時(shí)用多個(gè)并聯(lián)電容器來(lái)減少脈動(dòng)電流波紋。不同條件下的例子：a 當(dāng)輸出電壓為524V、輸出電流為1A時(shí)：選輸出電容量330、35V，低ESR電解電容器；有美國(guó)產(chǎn)品CHEMICON、日本產(chǎn)

17、品NICHICON、PANASONIC等。b 當(dāng)輸出電壓為524V、輸出電流為2A時(shí)：選輸出電容量1000、35V。【16】 步驟28、29 如果輸出開(kāi)關(guān)脈動(dòng)電壓沒(méi)有限制在規(guī)定范圍內(nèi)，就應(yīng)增設(shè)輸出LC后續(xù)濾波器，其電感量2.24.7。在低電流（1A）時(shí)，采用鐵氧體小磁珠；當(dāng)輸出大電流時(shí)，采用遠(yuǎn)離的套架扼流圈。如果要避免增大直流壓降，可加大扼流圈電流額定值，或增大導(dǎo)線的尺寸。電容器選取120、35V，低ESR的 電解電容?！?7】 步驟30 選擇偏置電路整流器二極管可按下面的三個(gè)廠家產(chǎn)品來(lái)考慮，其反向電壓值應(yīng)當(dāng)限制在一個(gè)范圍內(nèi)：。有三種：1N4148: =75V(Motorola;BAV21:

18、=200V(Philips;UF4003: =200V(GI。【18】 步驟3133 偏置電容用0.1、50V陶瓷電容器；控制腳電容器用47、10V的低損耗電解電容器，不用低ESR電容；串聯(lián)電阻器采用6.2、1/4W（注意，如果1，第三節(jié) 單端反激式開(kāi)關(guān)電源的參數(shù)分析與計(jì)算公式本屆內(nèi)容是上一節(jié)設(shè)計(jì)步驟的進(jìn)一步分析和展開(kāi)，即深入討論TOPSwitch組成的單端反激式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的逐步設(shè)計(jì)方法與主要步驟分解。（1）步驟1.3 確定電源要求的、Z等，并確定輸入電容量和最小直流輸入電壓。前面已作了分析，不再重復(fù)有關(guān)內(nèi)容?，F(xiàn)在先分析電網(wǎng)電壓輸入的交流電流有效值，電網(wǎng)輸入全波整流之后的最小直流高壓值與最大

19、直流高壓值計(jì)算公式，原邊電流波形的各項(xiàng)參數(shù)計(jì)算公式。圖3-12給出了史冊(cè)的電網(wǎng)交流輸入電壓波形和經(jīng)橋式整流器與高壓電容器濾波之后的脈動(dòng)電壓紋波、橋式整流器的輸出電流波形，以及理想化的示意圖，給出整流期的導(dǎo)通時(shí)間。整流濾波后的直流高壓值，見(jiàn)下面計(jì)算公式。變換器最小直流輸入電壓和最大直流輸入電壓值，均取決于交流輸入電壓、橋式整流器及儲(chǔ)能電容量的大小。圖3-12給出了在交變周期的一個(gè)短暫導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)，儲(chǔ)能電容是怎樣充電到交流電壓的峰值。由于是全波整流，因此的脈動(dòng)電壓具有兩倍的電網(wǎng)頻率。在交流輸入電壓的峰值之間放電期間，必然會(huì)提供所有的原邊平均電流。最小的直流輸入電壓可有公式（3-22）得到，式中是電源

20、的輸出功率，是估計(jì)的效率，是電網(wǎng)頻率，是最小交流電網(wǎng)電壓，則是濾波電容器。例如，當(dāng)輸入為85、60Hz、效率為0.8，輸入功率為15W時(shí)，并且濾波電容時(shí)33F,導(dǎo)通時(shí)間為3.2ms時(shí)，可得到最小直流電壓為93V。 （3-22）最大直流輸入電壓是在最高交流電壓265條件下峰值375，此時(shí)在考慮反射電壓=135V和漏感關(guān)斷電壓值等，TOPSwitch期間的漏極最大反向耐壓應(yīng)當(dāng)取=700V，對(duì)于齊納管箝位電壓=200V等，見(jiàn)圖3-12。=265375 (V (3-23 (2步驟4 確定反射輸入電壓和箝位齊納電壓?？蓞⒄沼蒚OPSwitch組成的反激式開(kāi)關(guān)電源電路圖3-6。當(dāng)電網(wǎng)輸入電壓為100/11

21、5時(shí)，因=132，所以對(duì)應(yīng)的最大直流電壓=132187V，其示意圖見(jiàn)圖3-13。如前所述，當(dāng)TOPSwitch截止時(shí)，副邊二極管則導(dǎo)通，在副邊繞組上的電壓反射到變壓器原邊繞組（按匝數(shù)比增大），因此在TOPSwitch的漏極腳高壓，將是該反射電壓疊加在電網(wǎng)整流濾波后的直流輸入電壓上。當(dāng)電網(wǎng)電壓升到最高時(shí)，漏極的直流電壓接近最大值的最壞情形，即=（+）。最大直流輸入電壓可由下式計(jì)算出：=除了（+）之外，截止瞬間在漏極上，還可以看到一個(gè)大的電壓尖峰，它是由變壓器原邊漏感觸能引起的電壓尖峰，如圖3-13和圖3-14所示。為使電壓尖峰不超過(guò)MOSFET額定最小漏極擊穿電壓=350V，有必要在原邊繞組設(shè)置

22、一個(gè)箝位電路，它包括一個(gè)齊納箝位二極管VR1和一個(gè)阻斷反接二極管D1。特別推薦齊納管取代通常的RC阻容箝位電路，是由于在起始瞬間它能更有效的箝制漏感儲(chǔ)能，而并不阻礙從原邊到副邊的開(kāi)關(guān)電流變化。實(shí)驗(yàn)測(cè)量表明，有漏感和快速形成的副邊電流影響，有必要設(shè)置這個(gè)邊界限制電壓值。而不必降低箝位電壓，因?yàn)椴糠执鎯?chǔ)在磁芯中的能量將送到齊納管，以免驚人的增大齊納管的損耗。通常規(guī)范箝位齊納管的額定電壓，使工作在低電流值和室溫下。高壓齊納管又較強(qiáng)的正溫度系數(shù)，并且有純電阻性能。因此，在大電流和高溫條件下，會(huì)明顯增大。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，高于規(guī)范約40%，即定義：=1.4× （3-24）圖3-13 當(dāng)電網(wǎng)交流輸入

23、電壓為100/115時(shí)的反射電壓、箝位電壓圖3-14 當(dāng)電網(wǎng)交流輸入電壓為通用值或230時(shí)的反射電壓與箝位電壓所以在選用箝位齊納管時(shí)，就應(yīng)當(dāng)對(duì)此作出考慮。另外，串聯(lián)在箝位齊納管電路的阻斷二極管，由于它的正向恢復(fù)時(shí)間會(huì)引起尖峰電壓，故增加20V的余額是必須的。在綜合考慮了所有這些因素之后，TOPSwitch漏極的最大電壓值歸納為：=+（1.4×1.5×）+20 (V (3-25為了把電源的損耗減低到最小，在統(tǒng)計(jì)上述所有效應(yīng)之后，再設(shè)置TOPSwitch的擊穿電壓額定值，盡力使維持在最大值不變。正如所看到的情形，較高的將導(dǎo)致較大的最大占空比，在相同的輸出功率時(shí)，它將減小TOPS

24、witch的工作電流。如果接近TOPSwitch允許的最大占空比（64%），那么并不會(huì)在進(jìn)一步增大。=132=187 （V）通過(guò)上面運(yùn)用187V的，選擇350V的TOPSwitch，得到標(biāo)準(zhǔn)的90V箝位齊納管電壓、反射電壓=60V、邊界限制電壓取17V。同樣的道理，對(duì)于電網(wǎng)交流輸入為230和通用輸入電源應(yīng)用時(shí)：=265對(duì)應(yīng)的=375V，在該最大直流電壓時(shí)選用700V的TOPSwitch，將允許采用200V箝位齊納管電壓值，與之相應(yīng)的反射電壓=135、并留有25V邊界限制電壓值，詳見(jiàn)圖3-14。雖然說(shuō)這些邊界限制電壓值較小，但它們的作用卻是很重要的，這里考慮了把所有最壞的情況數(shù)值都加在一起，并讓

25、典型的邊界限制電壓值。（3）步驟5 確定在低電網(wǎng)電壓時(shí)，利用和來(lái)到最大占空比。一旦知道了反射電壓值和最小直流輸入電壓值，就能容易的計(jì)算出最大占空比： （3-26）是TOPSwitch導(dǎo)通期間漏極-源極的平均電壓值。如圖3-15和圖3-16所示，由于假設(shè)在零值，在單電壓輸入時(shí)，最大占空比的取值范圍是36%40%；而在通用電網(wǎng)輸入時(shí)，取值為60%。從實(shí)際情形考慮，應(yīng)設(shè)在10V，它會(huì)稍微增加。當(dāng)最小直流輸入電壓較高時(shí)，它直接增加了所有TOPSwitch的輸出功率容量；而當(dāng)最大值流輸入電壓較低時(shí)，它能允許較高的反射電壓，從而有較大的最大占空比。因此較窄的輸入電壓范圍，總是導(dǎo)致較高的輸出功率，或者較低的

26、功率損耗值。在通用電網(wǎng)輸入電壓時(shí)，確定它的最大占空比如圖3-16所示。TOPSwitch-II 漏極箝位與齊納管、阻斷管的選擇：當(dāng)TOPSwitch輸出管MOSFET截止時(shí)，變壓器的漏感將引起電壓尖峰。這些電壓尖峰必須被箝位在低于TOPSwitch漏極電壓額定值。圖3-6中推薦的箝位電路，是由阻斷二極管D1和齊納二極管VR1組成，他們把電壓尖峰有效地箝位在低于MOSFET漏極額定電壓值上。由于箝位電壓是隨負(fù)載電流大小而變化的，所以不宜推薦R-C-D阻容/二極管電路結(jié)構(gòu)。在過(guò)載工作或者在電網(wǎng)交流高電壓輸入時(shí)，R-C-D箝位電路可能會(huì)使漏極點(diǎn)壓超出TOPSwitch的擊穿電壓額定值。反向阻斷二極管

27、D1應(yīng)采用超快恢復(fù)高壓整流管，其反向恢復(fù)時(shí)間應(yīng)小于75ns。擊穿電壓值的選擇為：TOP1xx系列用400V,TOP2xx系列用600V。不同TOPSwitch可選用的反向阻斷二級(jí)管對(duì)照型號(hào)見(jiàn)表3-7。表3-7 三個(gè)廠家產(chǎn)品型號(hào)TOPSwitch的型號(hào)規(guī)格PHILIPSMOTOROLAGENERAL INSTRUMENTTOP100BYV26BMUR140UF4004TOP101BYV26BMUR140TOP102BYV26BMUR140TOP103BYV26BTOP104BYV26BTOP200BYV26CMUR160UF4005TOP201BYV26CMUR160UF4005TOP202BY

28、V26CMUR160TOP203BYV26CTOP214BYV26CTOP204BYV26C箝位齊納二級(jí)管VR1在瞬態(tài)或者穩(wěn)態(tài)工作時(shí)，必須有足夠的控制能力。應(yīng)選擇VR1的箝位電壓大致高于反射輸出電壓的1.5倍。對(duì)于TOP1xx器件，應(yīng)取60V或小些；對(duì)于TOP2xx器件，則應(yīng)為135V或更低些。對(duì)所有TOPSwitch期間的功率和峰值電流電平，可使用低成本的5W功率容量P6KE91P6KE200齊納二級(jí)管瞬態(tài)電壓抑制器系列，并可使用MOTOROLA和SGS-THOMSON公司的產(chǎn)品。表3-8 不同電網(wǎng)電壓時(shí)TOPSwitch期間對(duì)應(yīng)的箝位齊納二極管型號(hào)TOPSwitch的規(guī)格型號(hào)電網(wǎng)輸入電壓1

29、15（60V）通用電網(wǎng)輸入85265（135V雙115或230輸入時(shí)（135TOP100P6KE91TOP101P6KE91TOP102P6KE91TOP103P6KE91TOP104P6KE91TOPSwitch的規(guī)格型號(hào)電網(wǎng)輸入電壓115（60V）通用電網(wǎng)輸入85265（135V雙115或230輸入時(shí)（135TOP2001N59561N5956TOP201P6KE200P6KE200TOP202P6KE200P6KE200TOP203P6KE200P6KE200TOP214P6KE200P6KE200TOP204P6KE200P6KE200表3-7和表3-8給出了每一種TOPSwitch對(duì)

30、應(yīng)推薦的阻斷二級(jí)管D1和箝位齊納二極管VR1型號(hào)，也給出了可用作箝位的其他齊納二極管系列型號(hào)，現(xiàn)在按功率大小列出如下：·1.0W的1N476x系列（MOTOROLA）;·1.0W的VRDZ2xxU系列（ISHIZUKA）；·1.3W的BZX85C系列（THOMSON）； ·1.5W的BZY97(PHILIPS、THOMSON、FAGOR;·2.0W的BZV47C（THOMSON）；·2.5W的BZD23（PHILIPS）；·3.25W的BZT03（PHILIPS，TEMIC）；·5.0W的1N53xx系列（MOTO

31、ROLA、THOMSON）；·6.0W的BZW03/D（TEMIC）。（4）步驟6 設(shè)置脈動(dòng)電流與峰值電流的電流比例因數(shù)。參見(jiàn)圖3-17，對(duì)應(yīng)公式：= （3-27）在大多數(shù)連續(xù)工作狀態(tài)下，對(duì)于電網(wǎng)為100115或者通用輸入交流電壓時(shí)，先取電流比例因數(shù)=0.4；在230電網(wǎng)輸入時(shí)，取=0.6。當(dāng)連續(xù)工作狀態(tài)較少時(shí)，會(huì)增加到較高值。按上述定義，不會(huì)大于1.0，且也不可能被設(shè)置在比0.4更小的數(shù)值。許多設(shè)計(jì)師寧可采用非連續(xù)狀態(tài)（=1.0）設(shè)計(jì)，這樣控制環(huán)路較容易穩(wěn)定。當(dāng)采用TOPSwitch時(shí)，由于建立了環(huán)路的補(bǔ)償，使它能利用一個(gè)簡(jiǎn)單的外部RC網(wǎng)絡(luò)來(lái)穩(wěn)定環(huán)路，而不受工作狀態(tài)影響。設(shè)計(jì)在上述

32、推薦值，它允許連續(xù)工作狀態(tài)在低電網(wǎng)輸入時(shí)，在給定的輸出功率條件下使原邊峰值電流為最小，并且在應(yīng)用允許使用盡可能小的復(fù)合IC-TOPSwitch器件。在電網(wǎng)電壓為230時(shí)，推薦=0.6(比較在電網(wǎng)電壓為100/115和通用輸入時(shí)取=0.4。其重要的原因是為了適應(yīng)開(kāi)通使漏極出現(xiàn)較高電流峰值，它是由于漏極結(jié)電容在較高電平是放電引起的。（5）步驟7 確定原邊波形參數(shù)、。電流比例因數(shù)和最大占空比確定之后，就能知道原邊電流波形。由電流波形的簡(jiǎn)單幾何圖形，很容易推導(dǎo)作為平均電流值函數(shù)的原邊峰值電流、脈動(dòng)電流和有效值（RMS）電流的計(jì)算公式： （3-28）根據(jù)平均電流值、峰值電流和最大占空比，可計(jì)算出脈動(dòng)電流

33、： （3-29）有效值電流的計(jì)算，可根據(jù)最大占空比、原邊峰值電流及比例因數(shù)得出。有效值電流還可以有最大占空比、峰值電流和脈動(dòng)電流直接計(jì)算出來(lái)： （3-30） （3-31）電網(wǎng)交流電壓輸入全橋整流器的有效電流值計(jì)算值如下： （3-32）式中（3-32）中，是全橋整流器的額定有效（RMS）電流值，使電網(wǎng)輸入最小交流電壓值，PF則是電源的功率因數(shù)（起典型值為0.50.7之間，如果說(shuō)沒(méi)有可利用的參考數(shù)據(jù)，則取PF=0.5）。高壓整流二級(jí)管的反向電壓值為： （3-33）在低電網(wǎng)電壓條件下，變換器原邊的平均輸入直流電流值可由輸入功率除以得到，而輸入功率則等于輸入功率除以效率，則： （3-34）（6）步驟8

34、 根據(jù)TOPSwitch數(shù)據(jù)庫(kù)中的最小電流限制和要求的值（見(jiàn)式（3-28），來(lái)確定選用TOPSwitch的合理型號(hào)。1. 9這是因?yàn)樵诋a(chǎn)品資料中的電流限制最小值是在室溫下的，為了適應(yīng)高溫使該參數(shù)的少量降低，必須考慮在高溫時(shí)下降10%來(lái)計(jì)算，并且把該值與數(shù)據(jù)庫(kù)的最小限制電流作比較。大于該數(shù)值的最小功率的TOPSwitch，應(yīng)當(dāng)是作為最低功耗的首選器件。（7）步驟9、10 如果有必要減少功耗，可用較大的TOPSwitch來(lái)檢驗(yàn)熱溫升限制。在低電網(wǎng)輸入電壓時(shí)，計(jì)算TOPSwitch得導(dǎo)通的損耗： （100高溫下） （3-35）在低電網(wǎng)電壓條件下計(jì)算TOPSwitch的開(kāi)關(guān)損耗： (3-36式中是漏極

35、的外部結(jié)電容。作為總損耗的函數(shù)，可用下式來(lái)計(jì)算的TOPSwitch結(jié)點(diǎn)溫度：=25+(+如果100，那么應(yīng)當(dāng)選用更大功率的TOPSwitch結(jié)點(diǎn)溫度。（8）步驟11 檢驗(yàn)選擇的TOPSwitch最小值，并對(duì)照所需，如果有必要（在最少的連續(xù)工作狀態(tài)下工作），可增大。在低電網(wǎng)電壓時(shí)采用連續(xù)狀態(tài)工作，可增加在給定輸出功率下的峰值電流，允許使用更小的TOPSwitch。如果這樣設(shè)計(jì)，可以通過(guò)增大的值，來(lái)逐步實(shí)現(xiàn)在磁芯尺寸與TOPSwitch之間的折衷。在TOPSwitch價(jià)格較高時(shí)，較大的允許使用較小的磁芯；而較大的就意味著較少的連續(xù)工作狀態(tài)和較低的電感量，但是峰值電流 更高。采用多種設(shè)計(jì)方法來(lái)有效增

36、加電流能力，選擇最適中的（盡可能小的）TOPSwitch，這是很重要的一項(xiàng)考慮。通過(guò)采用提高來(lái)縮小磁芯的尺寸，它除了影響變壓器的磁芯尺寸之外， 還影響了點(diǎn)源的效率。較大的會(huì)引起較高的原邊有效值（RMS）電流，增大TOPSwitch的導(dǎo)通損耗；而較小的 則會(huì)讓更小，能進(jìn)一步降低TOPSwitch的損耗。對(duì)物理尺寸、重量及所需效率密切相關(guān)的應(yīng)用，讓 取中間值時(shí)，可在損耗與效率之間能提供最佳的解決方案。雖然該設(shè)計(jì)方法是考慮能使用最大的值，但一經(jīng)選了TOPSwitch器件，對(duì)于其他的設(shè)計(jì)選擇，靈活性也是存在的。有經(jīng)驗(yàn)的工程師應(yīng)自己來(lái)判斷的取值。 （9）步驟12 確定原邊繞組電感量。原邊電感量是由于下面

37、計(jì)算反激式變壓出能方程式來(lái)確定的，而反激變壓器的儲(chǔ)能是與原邊電流的平方成正比的。當(dāng)TOPSwitch導(dǎo)通時(shí)，原變電流線性的成斜坡?tīng)钌?，即前面所確定的脈動(dòng)電流，并增加反激變壓器中的儲(chǔ)能。而當(dāng)TOPSwitch截止時(shí)，與脈動(dòng)電流有關(guān)的儲(chǔ)能增量，將提供給負(fù)載和副邊損耗（整流器和箝位管）。原邊電感量的計(jì)算如下式： （3-37）式中，是輸出功率，是電源的效率，Z是損耗分配因數(shù)，是峰值電流，是開(kāi)關(guān)頻率，而是脈動(dòng)電流與峰值電流的比例（由來(lái)確定）。由于在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期中，從原邊到副邊的傳遞能量，僅在于（1/2）和（1/2）之差。如果Z=1.0，所有的損耗都在副邊；如果Z=0，則所有的損耗都在原邊。Z是副邊損耗

38、與總損耗的比例值。如果沒(méi)有更好的參數(shù)信息，應(yīng)當(dāng)取Z=0.5。原邊電感量也可用如下參數(shù)的函數(shù)來(lái)確定：脈動(dòng)電流、有效原邊電壓、最大占空比、開(kāi)關(guān)頻率，參見(jiàn)式（338）。但由于損耗分配因數(shù)Z和TOPSwitch導(dǎo)通時(shí)漏極到源極電壓的選擇值不同，將會(huì)引起原邊電感量的少量差異。上面給出的儲(chǔ)能方程式用電感值，而下面給出的脈動(dòng)電流方程式，是檢驗(yàn)電路測(cè)量值的方法之一： (3-38原邊繞組匝數(shù)由下式?jīng)Q定： (3-39（10）步驟14、15、17等 設(shè)計(jì)副邊繞組匝數(shù)、偏置繞組的匝數(shù)?？捎奢敵鲭妷?、輸出二極管正向電壓、副邊繞組匝數(shù)、指標(biāo)偏置電壓和偏置二極管電壓來(lái)計(jì)算： （3-40）是加氣隙的磁芯有效電感（nH/匝數(shù)平

39、方）。某些磁芯按規(guī)范的提供了標(biāo)準(zhǔn)的氣隙設(shè)置。變壓器的制造商或是按給予的值來(lái)獲得有氣隙的磁芯，或是在完成變壓器時(shí)用研磨氣隙來(lái)滿足電感量的規(guī)范。也可以用于簡(jiǎn)化隨后的計(jì)算，它是根據(jù)原邊電感和原邊繞組匝數(shù)來(lái)得到。注意的參數(shù)單位是nH/匝數(shù)平方： （3-41）最大磁通密度被控制在20003000GS（高斯）范圍內(nèi)，它受副邊繞組匝數(shù)的變化影響，而這直接改變了原邊繞組匝數(shù)，如前面所述。最大磁通密度可由下面幾個(gè)參數(shù)得到：原邊峰值電流，原邊繞組匝數(shù)，有效氣隙電感量，以及有效的磁芯橫截面積。還能由有效原邊電壓、輸出電壓、輸出二極管電壓和最大占空比計(jì)算得到： (3-42 (3-43是交流磁通密度分量，下面方程式給出

40、了峰值交流磁通密度（而不是指峰峰值）的計(jì)算式，它利用磁芯廠家提供的磁芯損耗曲線?？捎勺畲蟠磐芏?、脈動(dòng)與峰值之比的電流因數(shù)計(jì)算出來(lái)。它還可以用有效原邊電壓、最大占空比、開(kāi)關(guān)頻率、有效磁芯截面積、原邊匝數(shù)等五個(gè)參數(shù)計(jì)算得到： (3-44應(yīng)計(jì)算無(wú)氣隙磁芯的相對(duì)導(dǎo)磁率，以估算氣隙長(zhǎng)度。它是從磁芯參數(shù)、和無(wú)氣隙時(shí)的有效電感量來(lái)得出的： (3-45氣隙長(zhǎng)度的大小可由下式計(jì)算出來(lái)： (3-46 (3-47式中，是原邊繞組的匝數(shù)，是磁芯的有效截面積值，是原邊繞組的電感量,是磁芯的有效磁路長(zhǎng)度，是有效導(dǎo)磁率。上式中的磁芯截面積和無(wú)氣隙時(shí)的有效電感量，可由磁芯的數(shù)據(jù)表中得到。變壓器的骨架有效繞組寬度，取決于骨架

41、的物理尺度寬度、邊界限度M和骨架繞線層數(shù)： (3-48原邊繞制漆包線的最大直徑OD(mm，可由有效骨架寬度和原邊繞組匝數(shù)得到： (3-49偏置繞組通常用相同于原邊直徑的導(dǎo)線來(lái)卷繞，以減少不同導(dǎo)線品種。另外，原邊繞組的匝數(shù)與副邊繞組匝數(shù)的關(guān)系，還可由反射輸出電壓與副邊輸出電壓、整流輸出二極管正向電壓之和的比值來(lái)得到： (3-50副邊峰值電流可由原邊峰值電流和原邊與副邊的匝數(shù)比來(lái)得到： (3-51副邊電流有效值可由最大占空比、副邊峰值電流和脈動(dòng)與峰值電流之比得到。的值對(duì)于原邊與副邊是相同的，副邊電流有效值可以用類似原邊有效值電流來(lái)表達(dá)，只需用代替。 (3-52輸出電容器的脈動(dòng)電流并不是一個(gè)實(shí)際變壓

42、器的參數(shù)，但對(duì)于電容器的選取有用。它可由副邊電流有效值和輸出電流得到： (3-53電源的輸出電流可由輸出功率與輸出電壓的比值得到： (3-54(11步驟20等 因副邊電流有效值是已得到，所以副邊導(dǎo)線最小直徑，可由下式求出： (3-55實(shí)際上的導(dǎo)線尺寸可由原邊電流容量和副邊有效值電流得到，采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。然后由來(lái)確定。原邊電流容量是與電流密度成反比的，它可由磁芯的截面積與原邊電流的有效值之比來(lái)得到： (3-56根據(jù)原邊電流容量和副邊有效值電流，可計(jì)算出最小的副邊裸線導(dǎo)體截面積： (3-57另外，較大容量的副邊導(dǎo)線還可參考下式： (3-58第四節(jié) 單端反激式開(kāi)關(guān)電源變壓器的參數(shù)設(shè)計(jì)、磁芯選擇、繞

43、制方法與絕緣措施一、 單端反激式開(kāi)關(guān)電源變壓器的參數(shù)設(shè)計(jì)單端反激式開(kāi)關(guān)電源中的變壓器，既是作為變壓器，又是作為儲(chǔ)能電感。它的設(shè)計(jì)方法與單端正激式變換器大不相同，與其他類型的變化器也不同。其設(shè)計(jì)參數(shù)主要有三項(xiàng)：1 先求出原邊繞組電感量；2 選擇規(guī)格、尺寸合適的高頻變壓器磁芯；3 再計(jì)算原邊繞組匝數(shù)。由本章式（312）可得到： (3-59也可代入、得到： (3-60因?yàn)榉醇な阶儞Q器的功率通常較小，一般選用鐵氧體磁芯作為變壓器，其功率容量計(jì)算式如下： (3-61式中，是磁芯截面積，是磁芯窗口面積；是變壓器的標(biāo)稱輸出功率，是磁芯工作的磁感應(yīng)強(qiáng)度；是線圈導(dǎo)線的電流密度，通常取23；是變壓器的效率，通常取

44、它的值為0.80.9；是窗口的填充系數(shù)，一般取0.20.4；是磁芯的填充系數(shù)，對(duì)于鐵氧體1.0。根據(jù)計(jì)算出的值，選取余量稍大些的磁芯即可。由電磁感應(yīng)定律得到：，又因，則有： (3-62通常在鐵氧體磁芯中加進(jìn)氣隙，它能使變壓器鐵芯承受較大的勵(lì)磁安匝數(shù)，防止鐵芯飽和。通過(guò)調(diào)節(jié)氣隙也可得到所需的繞組電感量，并使電感量在整個(gè)工作范圍內(nèi)變化較小。二、 TOPSwitch反激式電源變壓器原邊繞組電感量的選用在國(guó)際上有三種類別的交流電網(wǎng)輸入電壓條件，其變壓器的反射輸出電壓也不同，對(duì)于每種不同的TOPSwitch型號(hào)，其建議的額定輸出功率和原邊電感量范圍的選用值也不同，詳細(xì)的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表39。北美洲、日本、臺(tái)

45、灣地區(qū)：85132，50/60Hz；60V。通用的電網(wǎng)輸入：85265，50/60Hz；135V。歐洲和亞洲：195265，50/60Hz；135V。表39 各種TOPSwitch的不同輸出功率最小值、額定值、最大值和峰值，以及建議的變壓器原邊電感量最小值與最大值對(duì)應(yīng)關(guān)系（1）100/115，60V,=0.4IC編號(hào)建議的原邊電感量建議的輸出功率范圍(WTOP10050411280101919TOP10135764915243333TOP10226844620334548TOP10321434025405563TOP10417929330456073（2）85265，135V,=0.4TOP2

46、0019633537061213TOP2011150170310162227TOP202766115015233040TOP20357595820283548TOP21446075425344261TOP20438363030405073（3）230輸入，135V,=0.6TOP20025943677091818TOP2011418178920293737TOP202946120330435555TOP20370998840546767TOP21456778850688484TOP2044736626080100100表39中的不同輸出功率范圍與原邊繞組電感量的對(duì)應(yīng)范圍，只是在最初選擇TOPS

47、witch的預(yù)測(cè)和作為設(shè)計(jì)的起點(diǎn)。輸出功率能級(jí)超出所給范圍時(shí)，應(yīng)適當(dāng)改變對(duì)于變壓器的設(shè)計(jì)、散熱片的大小以及機(jī)械封裝等。表39中的數(shù)據(jù)是基于如下假設(shè)給出的：最小有用峰值功率是根據(jù)圖317（a）中所示的梯形漏極電流波形（連續(xù)工作狀態(tài)下），以及表39中所示的TOPSwitch的最大原邊繞組電感量狀態(tài)下得到的。脈動(dòng)電流與峰值電流的比值典型值：在100/115或通用的工頻交流輸入電壓時(shí)為0.4，而在230輸入時(shí)為0.6。最小有用峰值功率是指在最小規(guī)定的TOPSwitch電流限制的90時(shí)和低交流電網(wǎng)輸入電壓時(shí)的值。當(dāng)散熱片為無(wú)窮大時(shí)，連續(xù)的輸出功率將接近。是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用適度的散熱片在連續(xù)狀態(tài)下工作時(shí)，

48、按表39中所示TOPSwitch的最大電感狀態(tài)下得到的。則是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用適當(dāng)?shù)纳崞?，在不連續(xù)狀態(tài)下工作時(shí)，按圖317(b中三角形的漏極電流波形和表39中TOPSwitch的狀態(tài)下得到的。電網(wǎng)輸入端儲(chǔ)能電容器的數(shù)據(jù)是：在100/115或普通的饋線電壓（最小值為85）時(shí)，按輸出功率每瓦特用3計(jì)算得到：在 230饋線電壓時(shí)（最小值為195），按輸出功率每瓦特用1計(jì)算。表39給出了推薦的反激式電源變壓器原邊繞組電感量與輸出功率范圍。在設(shè)計(jì)要求高效率和低功耗應(yīng)用時(shí)，可先在欄內(nèi)選擇適用的TOPSwitch器件，然后從欄內(nèi)選用變壓器的原邊電感量。例如，在通用電網(wǎng)輸入和要求22W輸出時(shí)，先從“通用輸入

49、”表格中和一欄開(kāi)始查找，TOP201將是首選的器件；原邊電感量則從欄查閱，其值是1703。如果要求應(yīng)用小尺寸的電源變壓器，可從欄內(nèi)選擇近似值的TOPSwitch器件。然后從欄內(nèi)選用變壓器原邊電感量。例如，對(duì)于115輸入和要求20W輸出，可先從“100/115輸入”表格內(nèi)和欄開(kāi)始查找，TOP102是首選器件；原邊電感量由欄查閱，可找出是268。在電源應(yīng)用時(shí)是臨界值，用于大的峰值負(fù)載，例如磁盤驅(qū)動(dòng)、打字機(jī)以及音響放大器。散熱片和元件的溫升決定了TOPSwitch可提供峰值功率的時(shí)間長(zhǎng)短。表310給出了一組用TOPSwitch系列制作開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源時(shí)，其變壓器原邊電感量的選取參考數(shù)據(jù)。它們是在電網(wǎng)輸入

50、為85265，占空比為50條件下，用較早期的PWR-TOPS(YAI開(kāi)關(guān)器件的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。實(shí)用例子是雙路輸出的反激式開(kāi)關(guān)電源（選用IC器件是TOP214）。如果想提高電源的效率，應(yīng)按照表中的最大輸出功率選??；如果想減小電源的體積，則可按照表中的最小輸出功率來(lái)選擇。由于電源的試驗(yàn)條件是千差萬(wàn)別的，即使采用相同的IC器件，相同型號(hào)的變壓器磁芯，相同型號(hào)的其他元件，完全相同的電路設(shè)計(jì)和功率容量、輸入電壓和輸出電壓，并且采用同一種尺寸的變壓器骨架，采用同一種直徑的絕緣漆包線繞制，變壓器的原邊繞組與副邊繞組匝數(shù)也完全相同，但是，只有變壓器鐵芯的鐵氧體材料生產(chǎn)廠家不同，甚至采用同一廠家在不同時(shí)期生產(chǎn)的同種鐵

51、芯制作同類型電源，其性能也不可能完全一致，電氣參數(shù)總會(huì)存在一些差異，有時(shí)差別相當(dāng)大，也是正常的現(xiàn)象。表310 電網(wǎng)輸入為85265、占空比為50的不同輸出功率條件下的原邊電感量選取范圍（最大值與最小值）IC型號(hào)輸出功率范圍（W）電感量選取輸出功率極端值（W）TOP200YAI01214503420051011TOP201YAI102280017109131721TOP202YAI1530560113013182332TOP203YAI203545094516233038TOP214YAI254240075418273648TOP204YAI305034063021314157三、 變壓器的匝數(shù)

52、比曲線變壓器的匝數(shù)比，是由低電網(wǎng)電壓時(shí)的最小值流輸入電壓、輸出電壓和反射輸出電壓三者來(lái)確定的。取決于儲(chǔ)存能量的輸入的電容量。通常在普通輸入或100/115輸入應(yīng)用時(shí)，每瓦特輸出功率用3儲(chǔ)能電容；而在230輸入應(yīng)用時(shí)，每瓦特輸出功率用1儲(chǔ)能電容。若使用倍壓器從100/115輸入得到更高的有效直流電壓時(shí)，應(yīng)當(dāng)采用兩只串聯(lián)的電容器，每只具有一瓦特輸出功率的2電容值。這些電容器的最低電壓值的選擇規(guī)則是：在通用輸入或100/115輸入應(yīng)用時(shí)，其近似值為90；而在230或由100/115使用倍壓器時(shí)，其近似值為240。應(yīng)用TOP2xx系列器件并工作在輸入電壓為230，或者由100/115使用倍壓器時(shí)，需要

53、變壓器設(shè)計(jì)在100/115時(shí)，設(shè)計(jì)反射輸出電壓為60V或者更低些為宜。某些應(yīng)用中的設(shè)計(jì)，可利用稍微低的反射輸出電壓，以便在高電網(wǎng)電壓工作時(shí)，減小器件的電壓應(yīng)力。變壓器的匝數(shù)比由公式（363）給出： (3-63式中，是原邊匝數(shù)，是副邊匝數(shù)，是反射輸出電壓，是輸出電壓，是二極管正向電壓。匝數(shù)比曲線可由上述公式得到，如圖318所示，其反射輸出電壓分別為60V和135V，二極管的正向電壓假定是0.7V。圖318四、 TOPSwitch反激式變壓器設(shè)計(jì)制作注意事項(xiàng)當(dāng)研制TOPSwitch反激式電源時(shí)，變壓器的設(shè)計(jì)通常是最大的絆腳石。反激式變壓器并不像普通的變壓器那樣設(shè)計(jì)或使用，其能量?jī)?chǔ)存在鐵芯中，鐵芯必

54、須是有氣隙的。電流可在原邊繞組或者在副邊繞組中流動(dòng)，但決不會(huì)在兩個(gè)繞組中同時(shí)流動(dòng)。為什么用反激式電路？這是因?yàn)榉醇な诫娐肥褂玫脑骷钌佟Ｔ诠β实燃?jí)低于75W時(shí)，總的電源器件成本會(huì)比其他電路技術(shù)要低。在75W100W之間時(shí)，增大的電壓和電流應(yīng)力下，反激式電源元器件成本也隨之增加。所以，在較高的功率等級(jí)時(shí)，具有較低電壓和電流應(yīng)力的電路（例如用正向變換器），可能會(huì)有較高的成本并采用較多的元器件。設(shè)計(jì)反激式變壓器時(shí)，需要反復(fù)用方程式計(jì)算，這并不困難。這種方法用于連續(xù)狀態(tài)，也同樣用于設(shè)計(jì)非連續(xù)狀態(tài)，它有三個(gè)步驟：1 識(shí)別和估計(jì)獨(dú)立的變數(shù)（輸入電壓），它取決于應(yīng)用詳情、變壓器的鐵芯以及選擇的TOPSwitch器件；2 識(shí)別和計(jì)算依從的參數(shù)值（輸出電壓和電流）；3 反復(fù)調(diào)節(jié)獨(dú)立的變數(shù)，直到選定依從參數(shù)，讓實(shí)際變壓器的參數(shù)在確定的限度內(nèi)?？衫糜?jì)算流程圖，來(lái)自動(dòng)設(shè)計(jì)變壓器參數(shù)，并不斷改革方法。引進(jìn)新的參數(shù)，是原邊脈動(dòng)電流于峰值電流之比，用來(lái)描述TOPSwitch漏極電流波形，以簡(jiǎn)化隨后的計(jì)算過(guò)程。計(jì)算用的特定獨(dú)立變數(shù)包括：最小和最大的交流輸入電壓、電網(wǎng)頻率、TOPSwitch開(kāi)關(guān)頻率、輸出電壓和偏置電壓、輸出頻率、橋式整流導(dǎo)電時(shí)