電源設(shè)計需要考慮有關(guān)半導(dǎo)體器件、模擬電路、數(shù)字電路、電磁特性、電磁兼容性、熱力學(xué)等多方面。傳統(tǒng)設(shè)計方法要靠人工來完成,其步驟繁瑣、工作量大、效率低。而電源模塊SG3525或UC3842的外圍電路又較復(fù)雜,電路中某個元器件參數(shù)稍不合適。電源就不能穩(wěn)定工作。為此,本文給出了采用PI Expert電源設(shè)計軟件對電源模塊進(jìn)行設(shè)計基本方法。

1 TOPSwitch—GX系列產(chǎn)品的性能特點

PowerIntegration公司在第三代單片開關(guān)電源TOPSwitch—FX基礎(chǔ)上推出的第四代單片開關(guān)電源TOPSwitch—GX系列芯片。其最大輸出功率已擴(kuò)展到290 W。由于將高壓功率MOSFET、PWM控制、故障保護(hù)和其它控制電路高性價比地集成在單片CMOS芯片上,再加上其可在啟動時消除過沖、降低元件應(yīng)力的軟起動、小EMI頻率抖動、欠壓保護(hù)和過壓關(guān)斷、可編程限流和獨有的Ecosmart節(jié)能等技術(shù)。該芯片可大大簡化電路設(shè)計,縮短設(shè)計周期。與TOPSwitch—FX相比,TOPSwitch—GX系列產(chǎn)品有如下優(yōu)點：

◇ 輸出功率可擴(kuò)展到290 W;

◇ 新增加了線路檢測端(L)和從外部設(shè)定極限電流端(X)這兩個引腳,用于代替TOP-Switch—FX的多功能端(M)的全部控制功能,使用更加靈活、方便;

◇ 具有更高的占空比,輸出功率更大、輸入電容更小;

◇ 有分開的線路檢測端與電流限制端;

◇ 線路前饋縮小了最大占空比,以抑制脈動紋波,并在電網(wǎng)電壓較高時起限制作用;

◇ 工作頻率提高到132 kHz,減少了變壓器和電源的尺寸;

◇ 當(dāng)開關(guān)電源的負(fù)載很輕時,能自動將開關(guān)頻率從132 kHz降低到30 kHz(半頻模式下則由66 kHz降至15 kHz),這樣,可降低開關(guān)損耗,進(jìn)一步提高電源效率;

◇ 采用先進(jìn)的節(jié)能技術(shù),功耗低,在110VAC時為80 mW,在230VAC時為160 mW。

2 基于TOPSwitch—GX的多路輸出設(shè)計

PI Expert電源設(shè)計軟件是PI公司開發(fā)的簡單易用、節(jié)省時間的創(chuàng)新設(shè)計工具。它是一種交互式軟件,可以針對相關(guān)的硬件芯片、按照使用者提出的電源規(guī)范產(chǎn)生具體能量轉(zhuǎn)換方案。PI Ex-pert提供一種直觀的、一步一步的設(shè)計界面,讓使用者分別設(shè)定變壓器、輸入電容參數(shù)和所用的PI芯片。完整的電路設(shè)計還包括輸出電容、鉗位二極管等參數(shù)選擇,電源發(fā)熱量、電路安全性分析也可以在軟件設(shè)計中加以考慮。利用PI公司的PI Expert軟件開發(fā)平臺,可以方便地設(shè)計開關(guān)電源電路、選擇電路拓?fù)洹⑿酒盗小?a target="_blank">芯片封裝、工作頻率以及其他相關(guān)特性參數(shù)。該軟件根據(jù)用戶給定的輸入?yún)?shù)、輸出參數(shù)、優(yōu)化方式、器件系列等相關(guān)信息。通過計算可給出器件變量電源部分元件選擇、電源輸出參數(shù)、變壓器結(jié)構(gòu)參數(shù)和次級參數(shù)等信息。

2．1 設(shè)計要求及設(shè)計步驟

該系統(tǒng)的設(shè)計輸入電壓AC195～265V,頻率50Hz。輸出電壓24V時,最大輸出電流2A;輸出電壓12 V時,最大輸出電流有3 A和1 A兩種;輸出電壓8V時,最大輸出電流2A。同時要求輸入與輸出隔離。并能實現(xiàn)輸入欠壓和過壓保護(hù)、可外部設(shè)定極限電流等功能。

該系統(tǒng)的設(shè)計步驟如下：

(1)打開PI Expert設(shè)計軟件,新建一個設(shè)計文件,從FILE／NEW進(jìn)入設(shè)計文件名的設(shè)置,輸入設(shè)計名“多路輸出電源模塊”,選擇區(qū)域后點擊OK進(jìn)入輸入輸出設(shè)置,操作后的界面如圖1。

(2)在輸入窗口選擇芯片頻率和封裝,根據(jù)所需功率容量選擇頻率為TOPGX130 kHz。采用Y封裝方便安裝,有助于散熱。輸入根據(jù)實際選擇AC195～265,優(yōu)化方式為最低成本Cost,此時右側(cè)即出現(xiàn)了設(shè)計所需電路圖,如圖2所示。

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