新型TOPSwitch-GX系列电源的PI设计,TOPSwitch-GX Series Power Supply Designed

关键字：TOPSWITCH电源设计,电源的PI软件设计

(3)输出设置。根据实际在输出窗口添加输出电24 V;最大输出电流2 A;输出电压12 V,最大输出电流3 A;输出电压12 V,最大输出电流1 A;输出电压8 V,最大输出电流2A。添加后的界面视图如图3所示。

    (4)设计结果输出。运行菜单Navigate／AutoDesign后即可输出设计结果。

    2．2 高频变压器的选择

    变压器设计也可以通过软件来实现。本方案采用了PI Expert软件。计算相当简单,仅需输入相关设计参数,软件就会输出所需的变压器设计参数。初级线圈电感量Lp=382μH;初级匝数Np=32;初级线径AWG20(O．813 mm)三股并绕;反馈绕组匝数NB=3．0;磁芯采用E135,选用铁氧体磁性材料。制作相关参数;气隙Lc=0．30 mm;初级漏感LL=2．9μH;次级24 V／2 A组匝数为6匝,AWG22(O．643 mm)3股并绕;次级12 V／3 A组匝数为3匝,AWG24(0．51 mm)4股并绕;次级12 V／1 A组匝数为3匝,AWG24(0．51 mm);8 V／2 A组AWG22(0．643 mm)2股并绕。软件给出的参数都是经过一定优化的。实际设计中可优先选用推荐参数,实践证明,这样做是合理。

    2．3 变压器的绕制

    PI—Expert软件推荐变压器采用堆叠式的绕制方法。其优点就是能加强磁耦合、改善轻载时的稳压性能、骨架上的引脚较少、并且制造成本较低。绕制过程中,初级绕组在最里层,有利于减少初级绕组的分布电容,降低初级绕组对相邻元件的干扰;12V／3A绕组紧挨初级绕组,其次由里向外分别为反馈绕组、24 V／2 A、8V／2 A、12V／1A用于减少漏感：反馈绕组在主电源的外边,反馈绕组与次级绕组耦合最强。对电压的变化敏感,有利于提高稳压效果。各绕组层之间的绝缘使用聚脂薄膜隔离,保证了较好的绝缘强度。同时,为了降低磁辐射、减小温升及便于安装,在初级与次级线圈之间以及其外圈都用铜片隔离,且缝隙处用导热胶灌注。在变压器的设计和制作过程中,必须对磁芯与线圈的结构、绕制方法、散热、效率等周密考虑。

    2．4 电路工作原理

    输入交流195～265 V电压接入交流电源进线端的LC,专门用于滤除电网线之间的串模干扰和共模干扰。交流电压经全桥整流后。再通过滤波电容变成较平滑的直流电压：与变压器原边并联的吸收电路采用钳位电压为200 V的P6KE200型瞬态电压;VD选用BYV26C型超快恢复二极管,其反向耐压为600 V,可构成保护功能完善的VS、VD、R、C型钳位及吸收电路,以便吸收漏感上较大的磁场能量,从而保护MOSFET不受损坏。由高频变压器T1和TOP246Y组成的单端反激电路,可将能量传输到二次侧;输出整流二极管采用共阴极肖特基对管．输出滤波电路由L和C并联构成;线性光耦合器PC817和可调式三端精密稳压器TLA31组成精密光耦反馈电路;输出电压Uo通过电阻分压器获得取样电压,并与TLA31中的2．5 V基准电压进行比较后产生误差电压,再经过光耦隔离放大,可改变TOP246Y的控制端电流Ic,使占空比发生变化,进而调节Uo保持不变;反馈绕组的输出电压经VD、C整流滤波后,给光耦的接收端提供偏压。这种设计的优点在于：正常工作时VS的损耗非常小,泄漏磁场能量主要由R分担;抑制器件的关键作用是限制在起动(或过载)情况下的尖峰电压,确保MOSFET的漏极电压低于700 V。

    3 实验结果

    输入电压为AC230V时,测得如表1所列的结果,电源效率高达90％,负载调整率为±1％;输入电压为AC195～26 5V时,电源效率大于8 5％,满载时纹波均小于100 mV。

    4 结束语

    TOPSwitch—GX开关电源简单好用、功能齐全、易于设计。它集PWM／MOSFET于一体。具有过压、欠压、过流、过热保护、远程控制等众多优点,并且采用PI—Expert软件辅助,可以在短时间内设计出高性能、低价格、重量轻的开关电源。实验证明,在宽范围输入的情况下．其输出波形稳定,输出纹波小,电源效率高,完全符合电器电源的要求。可广泛应用于DC／DC变换模块等各类小型高效节能型开关电源领域。