一款PI开关电源的设计

本文讨论，并 开关效率可达开发周期最简外围此被广泛 TOPSw 型开关电的脉宽调电压UO 降变。其中3 电路设

以TO 出＋15V/外围电路电路5部据各路输3.1输输入整流干扰和差PI 介绍了PI 一给出设计中注电源被称为高80%左右。而长，成本高，电路、最佳性地应用在中小witch_GX 属源。通过改变制器是一个降低时，经过，脉宽调制设计

OPSwitch_GX 0.5A、－15V 进行，外围分[3]。设供出功率之和，输入整流滤波滤波电路包括模干扰，其中 TOP-S 一种采单端反注意事项。 高效节能型电而通常开关电系统可靠性性能指标等优小功率电源中属于漏极开路变控制端电流电流反馈式的过光耦反馈电（PWM）采用X 中的TOP24V/0.5A、＋5电路可分为输供电条件为8，选择TOPSw 波电路设计

括输入交流滤中C1为安规Sw 系列反激式开关电

电源，因为内电源的设计使性差。TOPSwi 优点，从而提中。

输出并且利用流IC 的大小的控制电路，电路使得IC 减用开关频率固图1 45Y 为例介绍5V/2A，总输输入整流滤波5V~220VAC(1witch 芯片，滤波、整流、规电容，是为列的单端电源IC 的工程内部电路工作使用控制电路itch 系列智能提高了电源的用电流来线性小，能连续调利用反馈电减小，占空比固定而占空比 设计的电路绍此类控制芯出功率25W。波电路、钳位15%)，工频，可得到该型电容稳压三为了去除差模反激式开程设计方法，作在高频开关路与功率MOSF 能开关电源集的效率，降低性调节占空比节脉冲占空电流IC 来调节比增大，输出可调的调试方路原理图

片的应用。。由于TOPSw 位保护电路、若不加说明型号芯片的各三部分。交流干扰；L1为开关电源对IC 外围电关状态，自身FET 相分立的集成芯片具有低了成本，增比的AC/DC 电比，实现脉宽节占空比D,出电压随之升方式。 图1是使用T witch 集成度变压器、输明，以下设计各项参数。

流滤波主要是为共模电感，源设计

电路的设计进身消耗的能量的拓扑结构，有高集成度、增强了系统的电源变换器，宽调制（PWM 达到稳压目升高，最终使 TOP245Y 设计度高，设计工输出整流滤波计均以此条件是滤除交流输采取双线并绕进行了分析和量很低，电源但这种方案高性价比、的可靠性，因即电流控制M），它内部的。当输出使UO 维持不计出的三路输工作主要针对波电路及反馈件为前提，根输入端的共模绕，是为了和案制输对根

去除共模干扰。整流电路一般选用满足电流阈值的整流桥。输入滤波电容C2的容量与电源效率、输出功率密切相关。一般对于宽范围输入的开关电源，C2的容量可按比例系数来选取；固定输入时，比例系数变成。此外，输入滤波电容的容量大小还决定着直流高压的数值。

3.2钳位保护电路设计

每个开关周期内，TOPSwitch的关断将导致变压器漏感产生尖峰电压。钳位保护电路由VS和VD构成。其中，VS为瞬态电压抑制器，它是一种新型的过电压保护器件，在承受瞬态高能量电压时，能迅速反向击穿，由高阻态变成低阻态，并把干扰脉冲钳位于规定值，从而保证电子元器件不受损坏。VD称为阻塞二极管，一般选用快恢复二极管。VS和VD的选择由反射电压VOR决定，VOR推荐值为135V。VS的钳位电压V 由经验公式V=1.5VOR得出；VD的耐压值应大于整流后的最大电压值。

3.3高频变压器设计

在单端反激式开关电源中，高频变压器既是储能元件又是传递能量的主体，设计的主要参数包括初级电感量LP，变压器变比 N，初、次级绕组匝数NP、NS和反馈绕组匝数 NF 以及各绕组导线线径等。 PI公司设计开发的开关电源设计软件是一种交互式软件，可以针对相关的硬件芯片、按照使用者提出的电源规范产生具体能量转换方案。其中包括三个设计软件分别是：PI Expert、PI Transformers Designer、PIXLs Designer[4]。根据输入的电压、输出功率及芯片型号，PI Expert软件可完成电路设计的基本结构。PI Transformers Designer软件是用来设计变压器的绕线结构、各绕组匝数及线径等有关变压器的各参数，只需把用PI Expert软件设计保存的文件在PI Transformers Designer中打开即可。另外，也可以用PIXLs Designer软件来设计成电子表格形式的，用此软件必需要首先选定TOPSwitch

型号和变压器磁心型号，利用此软件可以比较清楚地知道电路设计过程中的一些性能参数及变压器设计的一些中间变量值。但是，在利用这类软件设计高频变压器之前，必须对变压器的设计过程及有关的一些名词要有所了解，这样才能设计出高效率高性能的变压器。

3.4输出整流滤波电路设计

输出整流滤波电路由整流二极管和滤波电容构成，输出整流二极管的开关损耗占系统损耗的六分之一到五分之一，是影响开关电源效率的主要因素。肖特基二极管是近年来间世的低功耗、大电流、超高速半导体器件，由于其反向恢复时间极短（可以小到几纳秒），正向导通压降仅0.4V左右，而整流电流可达到几千安培。这些优良特性是快恢复二极管所无法比拟的。因此适合作为开关电源中的低压整流管。

3.5反馈电路设计

开关电源的反馈回路有4种基本形式：基本反馈电路；改进型反馈电路；带稳压管的光耦反馈电路 和带TL431的光耦反馈电路[2]。反馈回路的形式依据输出电压精度而决定，本方案使用的“光耦＋

TL431”。电压反馈信号经分压网络引入TL431的参考端，转化为电流反馈信号，然后经过光耦隔离后输入TOPSwitch的控制端。

TL431称为可调式精密并联稳压器，利用两只外部电阻可设定2.50~36V范围内的任何基准电压值。其工作原理是当输出电压UO发生波动时，经电阻分压后得到的取样电压就与TL431中的2.5V带隙基准电压进行比较，在阴极上形成误差电压，使发光二极管的工作电流IF产生相应变化，再通过光耦去改变控制端电流IC的大小，调节TOPSwitch的输出占空比，使UO不变，从而达到稳压目的。根据TL431的工作原理，两个分压电阻的选取要求比较严格，因此可把上面的一个分压电阻设计成一个固定阻值电阻和一个可调电阻的串联，用来调节输出电压的精度。