单片开关电源设计概述及程序流程图.pdfVIP

单片开关电源设计概述及程序流程图 1 设计概述 自从 20 世纪 90 年代以来，各种单片开关电源集成电路竞相问世，现已形成 TOPSwitch 、TOPSwitch Ⅱ、TOPSwitch 、TOPSwitch 、TinySwitch 和 TinySwitch 六大系列近百种型号。 它们具有高集成度、 高性价比、 最简外围电路、 最佳 性能指标等显著优点，现已成为国际上开发 250W 以下中、小功率开关电源、精密开关电 源及电源模块的优选集成电路。 单片开关电源不仅在整机电路设计、高频变压器设计、反馈电路、保护电路和关键元 器件的选择方面有许多独到之处，而且特别适合用计算机来完成整个开关电源的设计工作， 这已成为国际电源领域的一项新技术。 由美国 PI （PowerIntegrations ）公司开发的 PIExpert 软件正是采用了这项技术。 但是， 该软件没有作为商品对外出售， 所赠送的光盘也对软件的 安装使用次数以及运行时间进行了严格限制，软件的原代码更列为公司的最高机密。此外， PIExpert 软件亦存在某些不足之处，突出表现在每种系列产品各对应于一套专门的软件， 并且只能对现有产品进行设计。因此，也给用户使用带来一些不便之处。 为解决上述问题，促使这项新技术能够在国内迅速推广应用，我们在参考 PIExpert 的 基础上，利用 VisualBasic （以下简称 VB ）语言独立开发出通用性很强的 KDPExpert 专家 系统， 为开关电源设计人员提供了一套功能强大而又简便实用的设计软件。 该软件不仅适用 于 TOPSwitch 、TOPSwitch Ⅱ、TOPSwitch 和 TOPSwitch 系列，还为将来问 世的新产品预留出足够的接口。 本讲座详细阐述利用计算机设计单片开关电源的新技术以及 KDPExpert 软件的设计思想，设计方法、界面风格和使用指南。为了叙述方便，下面统一 用 TOPSwitch 来表示 TOPSwitch 、TOPSwitch Ⅱ、TOPSwitch 和 TOPSwitch 系列。 2 单片开关电源的两种工作模式 单片开关电源有两种基本工作模式：一种是连续模式 CUM （ContinuousMode ），另 一种是不连续模式 图 1 两种模式的开关电流波形 （a ）连续模式（ b ）不连续模式 DUM （DiscontinuousMode ）。这两种模式的开关电流波形分别如图 1 （a ）及图 1 （b ） 所示。由图可见，在连续模式下，初级开关电流是从一定幅度开始的，然后上升到峰值，再 迅速回零。 其开关电流波形呈梯形。 这表明在连续模式下， 由于储存在高频变压器的能量在 每个开关周期内并未全部释放掉， 因此下一个开关周期具有一个初始能量。 采用连续模式可 减小初级峰值电流 IP 和有效值电流 IRMS ，降低芯片的功耗。但连续模式要求增大初级电 感量 LP ，这会导致高频变压器的体积增大。综上所述，连续模式适用于功率较小的 TOPSwitch 和尺寸较大的高频变压器。 不连续模式的开关电流是从零开始上升到峰值，再降至零的。这就意味着储存在高频 变压器中的能量必须在每个开关周期内完全释放掉， 其开关电流波形呈三角形。 不连续模式 下的 IP 、IRMS 值较大，但所需要的 LP 较小。因此，它适合于采用输出功率较大的 TOPSwitch ，配尺寸较小的高频变压器。 3 单片开关电源反馈电路的四种基本类型 单片开关电源的电路可以千变万化，但其反馈电路只有四种基本类型： （1）基本反馈电路； （2 ）改进型基本反馈电路；