【正文】 分別代入式（）和式（）中計算出，U（BR）S=，U（BR）FB=。導線外徑（單位是mm）的計算公式為 （）將b=，M=3，Ns=15匝一并代入式（）中得到，DSM=。與單股粗導線繞制方法相比，雙線并饒能增大次級繞組的等效橫截面積，改善磁場耦合程度，減少磁場泄感及漏感。(21) 計算出濾波電容上的紋波電流IRI先求出輸出電流Io=Po/Uo=50W/24V=，再代入式（）： （）將ISRMS=，Io=（）中計算出，IRI=(22) 計算次級裸導線直徑有公式 （）將ISRMS=，J=（）中求出，DSm=。因此，計算次級有效值電流ISRMS時，需將式（）中的IRMS、Ip、Dmax依次換成ISRMS、ISP、（1Dmax）。 （）(18) 計算留有氣隙時磁芯的等效電感 （）將Lp= μH，Np=83匝代入式（）得到，ALG=178。一并代入式（）得到，δ=。將SJ=178。一并代入式（）中，得到BM=。故不選用。若J﹤4 A/mm2，宜選較細的導線和較小的磁芯骨架，使J﹥4 A/mm2，亦可適當增加NS的匝數(shù)。計算電流密度的公式為 （）將DPm=，IRMS=（）中得到J=?？鄢崞ず螅泱w導線的內(nèi)徑DPm=。實取8匝。(12) 計算初級匝數(shù)Np （）已知Ns=15匝，UOR=135V，Uo=24V，UF1=，將這些值一同帶入式（），可求得Np=，實取83匝?，F(xiàn)已知u=85~265V，Uo=24V，因此次級匝數(shù)為（Uo+ UF1）（24V+）。b=。由手冊中查出SJ=178。若采用三重絕緣線，則選EF30型磁芯。若用常規(guī)漆包線繞制，可選EE30或EE35型，型號中的數(shù)字表示磁芯長度A=30mm或35mm。初級電感量由下式?jīng)Q定： （）式中，Lp的單位是μH?！?89。(9) 初級電感量Lp的計算在每個開關(guān)周期內(nèi)，由初級傳輸給次級的磁場能量變化范圍是189。IP==初級有效值電流IRMS （）將IP=，Dmax=%，KRP=（）的得，IRMS=(8) 芯片及結(jié)溫的確定所選芯片的極限電流最小值ILIMT（min）應滿足下式ILIMT（min）≥IP/ （）即ILIMT（min）≥，于是我們就選取了TOP225YTJ由下式確定 （），=20℃/W，TA=40℃，代入式（）得TJ=74℃。(6) 確定初級紋波電流IR與初級峰值電流IP的比值KRP定義比例系數(shù) （）表4 根據(jù)u來確定KRPu/VKRP最小值（連續(xù)模式）最大值（不連續(xù)模式）固定輸入：100/115通用輸入：85~265固定輸入：230177。(5) 根據(jù)UImin和UOR來確定最大占空比DmaxDmax的計算公式為 （）已知UOR=135V，UImin=90V，將UDS(ON)設為10V，一并代入式（），求得Dmax=%，這與典型值67%已經(jīng)很接近了。由于上述不利情況同時出現(xiàn)，極易損壞芯片，因此需給初級增加鉗位保護電路。感應電壓UOR就與UI相疊加后，加至內(nèi)部功率開關(guān)管（MOSFET）的漏極上。(4) 確定UOR、UB的值表3 確定UOR、UB值u/V初級感應電壓UOR/V鉗位二極管反向擊穿電壓UB/V固定輸入：100/1156090通用輸入：85~265135200固定輸入：230177。Po值≥90固定輸入：230177。表2 確定CIN、UImin值u/VPo/W比例系數(shù)/（μF/W）CIN/μFUImin/V固定輸入：100/115已知2~3（2~3）1177。177。配穩(wěn)壓管的光耦反饋電路12177。5177。177。表1 反饋電路的類型及UFB的參數(shù)值反饋電路類型UFB/VUo的準確度/（%）Sv/（%）SI/（%）基本反饋電路177。會增加電容器成本，而且對于提高UImin值和降低脈動電壓的效果并不明顯。CIN值選的過低，會使UImin的值大大降低，而輸入脈動電壓UR卻升高。(3) 輸入濾波電容CIN、直流輸電壓最小值UImin的確定由表2可知在通用85~265V輸入時，CIN、UImin的值都可大概確定，其中，我們確定UImin的值為90V，而輸入濾波電容的準確值不能從此表中得出。在此，我們選取Z=。(1) 確定開關(guān)電源的基本參數(shù)交流輸入電壓最小值umin=85V交流輸入電壓最大值umax=265V電網(wǎng)頻率fL=50Hz開關(guān)頻率f=100kHz輸出電壓Uo=24V輸出功率Po=50W電源效率η=85%損耗分配系數(shù)Z：Z代表次級損耗和總損耗的比值。TOPSwitchII器件集PWM信號控制電路及功率開關(guān)場效應管（MOSFET）于一體，只要配以少量的外圍元器件，就可構(gòu)成一個電路結(jié)構(gòu)簡潔、成本低、性能穩(wěn)定、制作及調(diào)試方便的單端反激式單片開關(guān)電源。為了進一步追求開關(guān)電源的小型化和低成本，人們不斷研制成功一些復合型單片開關(guān)電源集成電路芯片。反之亦然[3]。設穩(wěn)壓管VDZ2的穩(wěn)定電壓為UZ2，限流電阻R1兩端的壓降為UR，光耦合器中LED發(fā)光二極管的正向壓降為UF，輸出電壓Uo由下式設定：Uo=UZ2+UF+UR （）則其穩(wěn)壓原理簡述如下：當由于某種原因致使Uo升高時，因UZ2不變，故UF隨之升高，使LED的工作電流IF增大，再通過光耦合器使TOPSWitchII控制端電流Ic增大。目前國際上流行采用配穩(wěn)壓管的光耦反饋電路。鉗位電路由瞬態(tài)電壓抑制器或穩(wěn)壓管（VDZ1）、阻塞二極管（VD1）組成，VD1應采用超快二極管（SRD）。交流電壓u經(jīng)過整流濾波后得到直流高壓UI，經(jīng)初級繞組加至TOPSWitchII的漏極上。當TOPSWitchII截止時VD2導通，能量傳輸給次級，刺激反擊是開關(guān)電源的特點。由圖可見，高頻變壓器觸及繞組Np的極性（同名端用黑圓點表示），恰好與次級繞組Ns、反饋繞組NF的極性相反。 單片開關(guān)電源電路基本原理。TOPSwitch器件通過預置V1m值來實現(xiàn)過流保護。在自啟動階段（），控制電路處于低功耗的待命狀態(tài)，此時由于比較器A2的滯回特性，電子開關(guān)頻繁地在高壓電流源和內(nèi)部電源之間進行切換。（實際電路中C腳外部應接入電容，以電容的充電過程控制Vc逐步升高，以完成電路的軟啟動過程），其PWM反饋控制回路由Rc、比較器A1和F1等元件組成，控制極電壓Vc為控制電路提供電源，同時也是PWM反饋控制回路的偏置電壓，A2輸出高電平，與此同時PWM控制電流經(jīng)電阻R與振蕩器輸出的鋸齒波電流分別輸入PWM比較器A4的+/輸入端，這時因反饋電流較小從A3反向端輸入的鋸齒波信號經(jīng)門電路G3和G4送至RS觸發(fā)器B2的復位端+在鋸齒波信號和時鐘信號的共同作用下RS觸發(fā)器的輸出端Q被置為高電平，門極驅(qū)動信號（PWM信號）經(jīng)G6，G7兩次反相，送到開關(guān)管F2的柵極，開關(guān)管處于開關(guān)狀態(tài)，A2輸出高電平驅(qū)動電子開關(guān)動作，控制電路的供電切換至內(nèi)部電源；正常工作時TOPSwitch器件通過外圍電路形成電壓負反饋閉環(huán)控制，調(diào)節(jié)開關(guān)管的占空比實現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定。TOPSwitchII器件開關(guān)頻率高，典型值為100kHz，允許范圍為90110kHz，開關(guān)管占空比由C腳電流以線性比例控制。 TOPSWitchII的基本工作原理是利用反饋電流Ic來調(diào)節(jié)占空比D，達到穩(wěn)壓目的。主要包括10部分：控制電壓源；帶隙基準電壓源；振蕩器；并聯(lián)調(diào)整器/誤差放大器；脈寬調(diào)制器；門驅(qū)動級和輸出級；過電流保護電路；過熱保護及上電復位電路；高壓電流源。 TOPSwitchII的管教排列圖TOPSwitchII的三個管腳分別為控制信號輸入端C（CONTROL）、主電源輸入端D（DRAIN）、電源公共端S（SOURCE），其中S端也是控制電路的基準點。其中TO220封裝自帶小散熱片，屬典型的三端器件，本文主要采用此種封裝形式的芯片。 工作原理 TOPSwitchII的結(jié)構(gòu)及工作原理TOPSwitchII器件為三端隔離反激式脈寬調(diào)制單片開關(guān)電源集成電路，但與其第一代產(chǎn)品相比，它不僅在性能上有進一步改進，而且輸出功率有顯著提高，現(xiàn)已成為國際上開發(fā)中、小功率開關(guān)電源及電源模塊的優(yōu)選集成電路。第2章 方案論證 概述整個系統(tǒng)以TOPSwitchII芯片為核心，順序流程連接各個功能模塊，完成了將普通市電轉(zhuǎn)化成所需要的穩(wěn)定電流和電壓。我們這次畢業(yè)設計主要是研究TOPSwitchII開關(guān)電源以及相關(guān)的PCB設計制作，力圖使電路簡單且易于調(diào)試，盡最大可能的方便用戶的使用。 目前對這種開關(guān)電源的研究很活躍，因為采用這種方式不需要大幅度提高開關(guān)速度就可以在理論上把開關(guān)損耗降到零，而且噪聲也小，可望成為開關(guān)電源高頻化的一種主要方式。不過，對1MHz以上的高頻，要采用諧振電路，以使開關(guān)上的電壓或通過開關(guān)的電流呈正弦波，這樣既可減少開關(guān)損耗，同時也可控制浪涌的發(fā)生。這樣，不僅會影響周圍電子設備，還會大大降低電源本身的可靠性。要提高開關(guān)頻率，就要減少開關(guān)損耗，而要減少開關(guān)損耗，就需要有高速開關(guān)元器件。目前，開關(guān)電源以小型、輕量和高效率的特點被廣泛應用于以電子計算機為主導的各種終端設備、通信設備等幾乎所有的電子設備，是當今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源方式。Roger)發(fā)明的自激振蕩推挽晶體管單變壓器直流變換器，是實現(xiàn)高頻轉(zhuǎn)換控制電路的開端，1957年美國查賽（Jen Sen)發(fā)明了自激式推挽雙變壓器，1964年美國科學家們提出取消工頻變壓器的串聯(lián)開關(guān)電源的設想，這對電源向體積和重量的下降獲得了一條根本的途徑。目前，單片開關(guān)電源已形成四大系列、近70種型號的產(chǎn)品。該公司于1998年又推出了高效、小功率、低價格的四端單片開關(guān)電源TinySwitch系列。1994年，美國PI公司在世界上首先研制成功三端隔離式脈寬調(diào)制型單片開關(guān)電源，被人們譽為“頂級開關(guān)電源”。其特點是將脈寬調(diào)制器、功率輸出級、保護電路等集成在一個芯片中，使用時需配工頻變壓器與電網(wǎng)隔離，適于制作低壓輸出（～40V）、大中功率（400W以下）、大電流（～10A）、高效率（可超過90%）的開關(guān)電源。這大致分兩個階段：80年代初意－法半導體有限公司（SGS－Thomson）率先推出L4960系列單片開關(guān)式穩(wěn)壓器。90年代以來，國外又研制出開關(guān)頻率達1MHz的高速PWM、PFM（脈沖頻率調(diào)制）芯片，典型產(chǎn)品如UC182UC1864。第一個方向是對開關(guān)電源的核心單元——控制電路實現(xiàn)集成化。 開關(guān)電源的發(fā)展簡況開關(guān)電源被譽為高效節(jié)能電源，它代表著穩(wěn)壓電源的發(fā)展方向，現(xiàn)已成為穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品。隨著生產(chǎn)、生活中自動化程度的不斷提高，開關(guān)電源也朝著智能化方向發(fā)展，由微控制器控制的開關(guān)電源將單片開關(guān)電源與單片機控制相結(jié)合，更加體現(xiàn)了開關(guān)電源的可靠性和靈活性。開關(guān)電源（Switching Power Supply）自問世以來，就以其穩(wěn)定、高效、節(jié)能等優(yōu)良性能而成為穩(wěn)壓電源的主要產(chǎn)品。 flyback。s labor productivity, namely improve an output level of national unit39。The design of Singlechip Switching Power Supply and it’s PCB Abstract：Electric and electronic technology has already developed into an intact high science, the development of electric and electronic technology has driven the development of the technology of the power supply, and the development of power technology has promoted the development of industry of the power supply effectively. The technology of the power mainly serves information industry, the development of the information technology has put forward higher request to the power supply, thus promoted the development of technology of the power supply, and it just had the vigorous information industry and power industry now. Can39。關(guān)鍵詞：單片開關(guān)電源。首先介紹開關(guān)電源的含義，開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)成。只有具有