一种小功率通用开关电源的快速设计方法

3.1 PD,η， Po 关系曲线

宽范围输入的交流电压为85~ 265 V, 在这种条件下，TOP221~ TOP227 系列单片开关电源的P D,η，Po 关系曲线如下，见图3、图4。

图3 宽范围输入且输出为5 V 时PD ,η， Po 关系曲线。

图4 宽范围输入且输出为12 V 时PD,η， Po 关系曲线。

注意，这里假定交流输入电压最小值umin= 85 V,最高输入电压umax = 265 V.途中的横坐标代表输出功率，而15 条虚线均为芯片功耗的等值线。

首先确定适用的曲线图，例如，当u= 85~ 265 V,Uo= + 5 V 时，应该选择图3; 当u= 220 V( 即230 V-230 V× 4.3% )，Uo= + 12 V 时，就应该选择图4; 然后在横坐标上找出欲设计的功率输出点P o ; 从输出功率点垂直向上移动，知道选中合适芯片所指的那条曲线。如果不适用，可以继续向上查找另一条实线; 然后从等值线( 虚线) 上读出芯片的功耗PD,进而还可以求出芯片的结温( Tj ) 以确定散热片的大小。

例如，设计输出5 V, 30 W 的通用开关电源时，就要选择图3.因为通用开关电源输入交流电压范围85~ 265 V.首先从横坐标上找到Po = 30 W 的输出功率点，然后垂直上移，与T OP224 的实线相交于一点，由纵坐标上查出该点的η= 71.2%,最后从经过这点的那条等值线上，查得PD = 2.5 W.这表明，选择TOP224 就能输出30 W 功率，并且预期的电源效率为71.2%,芯片功耗为2.5 W.如果觉得指标效率偏低，还可以继续往上查TOP225 的实线。同理，选择TOP225 也能输出30 W 的功率，而预期的电源效率可以提高到75%,芯片功耗可以降低1.7 W.然后根据所得到的PD 值，还可以进而完成散热片设计。

3.2 等效输出功率的修正

PD ,η， Po 关系曲线均对交流输入电压的最小值进行了限制，umin = 85 V.如果交流输入电压最小值不符合上述的要求，就会直接影响芯片的正确选择。此时必须从实际的交流输入电压u? min最小值对应的功率P'o 折算成umin为规定值时的等效功率Po,才能使用上面的图。功率修正的方法如下： 选择使用的特性曲线，然后根据已知的u'min值查出折算系数K;将P 'o折算成umin为规定值时的等效功率Po,表达公式P o=P'o / K;然后从图3、图4 中选用适当的关系曲线。

图5 宽范围输入时K 与u'min 的关系。