TOPSwitchGX系列單片開關電源的快速設計法

對TOP243P而言，PD=0.7W時，Tjmin=70＋35×0.7=94.5℃100℃。對于TOP244P，PD=0.5W時不難算出Tjmin=87.5℃。因此，如果塑料盒內沒有足夠的空間安裝散熱器時，選擇TOP244P就更為適合。

例3設計一個寬范圍輸入、輸出為12V、70W的開關電源

由圖2可見，有4種芯片可滿足要求：TOP246Y（效率73.8％，功耗8W）；TOP247Y（效率77％，功耗5.5W）；TOP248Y（效率78.5％，功耗4.5W）；TOP249Y（效率79.5％，功耗3.9W）。顯然，選擇TOP249Y時電源效率最高，而器件的功耗為最低，但其價格要稍貴些。

2關鍵元件的典型參數值

TOPSwitchGX在寬范圍輸入、輸出為5V或12V時，關鍵元件的典型參數值分別見表1和表2，所列數據可供設計開關電源時參考。表中，LP、LP0分別為高頻變壓器初級電感量和初級漏感量，f0是次級開路時高頻變壓器的諧振頻率，ZP、ZS依次為初級和次級繞組的交流阻抗，PL為磁芯的功率損耗。

3設計注意事項

必須指出，TOPSwitchGX的快速設計法旨在提供設計開關電源的正確途徑，所得到的PD、η參數均為估計值。最終能否達到設計指標，還受諸多因素的影響。下面闡述設計過程中的一些注意事項。

3.1造成開關電源性能指標降低的主要因素

（1）當輸入濾波電容CIN的容量存在負偏差或因電容衰老而使容量減小時，會導致直流輸入電壓UI降低，初級有效值電流增大，使可用芯片的選擇范圍減小；

（2）受制造工藝的限制，高頻變壓器的初級電感量LP可能有較大的偏差。LP過大，需增大高頻變壓器的尺寸；而LP過小，會使初級脈動電流和有效值電流增大，增加芯片的功耗，要采用較大功率的TOPSwitchGX芯片；

（3）快速選擇曲線僅適合于交流輸入為正弦波。當電網波形有嚴重失真時，會導致整流濾波后的UI降低，有可能使芯片欠壓保護。此時應增大輸入濾波電容CIN的容量，或者降低PO值；

（4）初級感應電壓UOR對電源效率有很大影響。UOR太高，不僅會增加鉗位保護電路的功耗，還容易燒毀鉗位二極管，進而損壞TOPSwitchGX芯片。另外，UOR過低，會降低輸出功率和電源效率；

（5）低壓輸出時，要求輸出濾波電容COUT的等效串聯電阻（ESR）必須很低，以免增加次級損耗；

（6）為提高電源效率，必須減小高頻變壓器的初級漏感LP0。正確的設計應使LP0／LP的比值不超過1％～1.5％。否則，應改進高頻變壓器的結構和制造工藝。測量LP0時，應先把次級繞組短路，再用數字電感表或RLC自動測量儀測量初級繞組兩端的漏感《電源技術應用》2001年9月第9期

量；

（7）開關電源的效率愈低，表明芯片功耗愈大。當效率過低時有可能從快速曲線上查不到任何一條實曲線，此時虛線亦失效，這證明設計不合理，需重新設計。

3.2提高開關電源性能指標的方法

（1）前面提到CIN的每W電容量推薦值，只是能滿足設計指標并降低電容器成本的基本條件。但就電源效率和CIN的使用壽命而言，適當提高每W的電容量值，定能達到更好的性能指標，只是CIN的容量增大了，成本也會相應增加；

（2）若已確信開關電源總處于低壓輸入情況，可適當提高鉗位電壓UB和感應電壓UOR。這樣雖然會增大次級峰值電流ISP，卻能提高總的電源效率并降低芯片功耗。令輸出整流管的反向耐壓值為U（BR）S，有下述關系式：UOR↑→D↓→IRMS↓→Tjmin↓→U(BR)S↓。這就便于選擇低耐壓、高效率的肖特基二極管作整流管；（3）對于TOPSwitchGX芯片，可得到兩個互相獨立的最大輸出功率值。一個是通過設定工作參數（例如Dmax、）而得到的；另一個是由芯片最低結溫Tjmin所決定的熱狀態下最大輸出功率。快速選擇曲線未考慮Tjmin的限制，而后者可能使設計的輸出功率低于芯片最大輸出功率，此時可相應增加初級電感量并改善散熱條件。將電源適配器設計在連續模式下工作，能夠降低芯片的功耗；

（4）使用快速選擇曲線的條件之一是TOPSwitchGX在低于100℃結溫下工作。如能在較低的結溫下工作，會改善其輸出特性。此外，適當增加散熱器面積，也有助于提高電源效率和輸出功率。