基于Topswitch的單片開(kāi)關(guān)電源效率技術(shù)方案

(4)交流輸入端電磁干擾濾波器(EMI)

圖1中的和C6用于構成交流輸入端的電磁干擾濾波器(EMI)。C6能濾除輸入端脈動(dòng)電壓所產(chǎn)生的串模干擾，L2則可抑制初級線(xiàn)圈中的共模干擾。

(5)限流保護電路

為限制通電瞬間的尖峰電流，可在輸入端接入具有負溫度系數的熱敏電阻(NTC)。選擇該電阻時(shí)應使之工作在熱狀態(tài)(即低阻態(tài))，以減小電源電路中的熱損耗

(6)輸出整流管(VD2)

正確選擇輸出整流管VD2可以降低電路損耗，提高電源效率。其方法一是選用肖特基整流管，原因是其正向傳輸損耗低，且不存在快恢復整流管的反向恢復損耗；二是將開(kāi)關(guān)電源設計成連續工作模式，以減小次級的有效值電流和峰值電流。輸出整流管的標稱(chēng)電流應為輸出直流電流額定值的3倍以上。

(7)輸出濾波電容(C2)

電源工作時(shí)，輸出濾波電容(C2)上的脈動(dòng)電流通常很大。一般在固定負載情況下，通過(guò)C2的交流標稱(chēng)值IC2曉必須滿(mǎn)足下列條件：

IC2=(1.5～2) IR1

式中，IR1是輸出濾波電容C2上的脈動(dòng)電流。

設輸出端負載為純電阻性R1，那么，R1C2愈大，則C2放電愈慢，輸出波形愈平坦。也就是說(shuō)，在R1一定的情況下，C2愈大，輸出直流電壓愈平滑。

3.2 確保高頻變壓器的質(zhì)量

設計時(shí)應確保高頻變壓器有合理的結構，同時(shí)應保證其具有較低的直流損耗和交流損耗且漏感小，線(xiàn)圈本身的分布電容及各線(xiàn)圈之間的耦合電容也要足夠小。為達到上述目標，最主要的是要正確確定磁芯的形狀、尺寸、磁芯材料以及線(xiàn)圈的繞制方法等。

(1)降低高頻變壓器的直流損耗

交流損耗是由高頻電流的趨膚效應以及磁芯損耗引起的。趨膚效應會(huì )使導線(xiàn)的有效流通面積減小，并使導線(xiàn)的交流等效阻抗遠高于銅電阻。由于高頻電流對導線(xiàn)的穿透能力與開(kāi)關(guān)頻率的平方根成反比。為了減小交流銅損耗，其導線(xiàn)半徑不得超過(guò)高頻電流可達深度的兩倍。事實(shí)上，在根據開(kāi)關(guān)頻率確定導線(xiàn)直徑φ后，實(shí)際制作時(shí)應用比φ更細的導線(xiàn)多股并繞而不是用一根粗導線(xiàn)繞制。

(2)減小漏感

因為漏感愈大，產(chǎn)生的尖峰電壓幅度愈高；而初級尖峰電壓幅度愈高，初級鉗位電路的損耗就愈大，從而將導致電源效率降低。所以，在設計高頻變壓器時(shí)，必須把漏感減至最小。對于低損耗的高頻變壓器，其漏感量應是開(kāi)路時(shí)初級電感量的減小漏感的措施有減小初級線(xiàn)圈的匝數、增大線(xiàn)圈的寬度、增加線(xiàn)圈尺寸的高度與寬度之比、減小線(xiàn)圈之間的絕緣層以及增加線(xiàn)圈之間的耦合程度等。

(3)減小線(xiàn)圈的分布電容

在開(kāi)關(guān)電源的每個(gè)通、斷轉換期間，線(xiàn)圈分布電容將反復充、放電，這樣，其上的能量被吸收將使電源效率降低。此外，分布電容與線(xiàn)圈的分布電感也會(huì )構成LC振蕩回路，并產(chǎn)生振蕩噪聲。對于初級線(xiàn)圈的分布影響，可以采取如下措施來(lái)減小線(xiàn)圈的分布電容：一是盡量減小每匝導線(xiàn)的長(cháng)度；二是將初級線(xiàn)圈的始端接漏極；三是在初級線(xiàn)圈之間加絕緣層。

4 結束語(yǔ)

本文通過(guò)分析單片開(kāi)關(guān)電源的工作原理和影響其效率的主要因素，提出了提高單片開(kāi)關(guān)電源效率的主要方法，指出了正確確定初、次級電路元件，正確設計高頻變壓器并使其具有高質(zhì)量指標是其關(guān)鍵因素。本文的分析及結論可用于指導高效單片開(kāi)關(guān)源的設計。