單片開關電源范文10篇

摘要：單片開關電源是國際上90年代才開始流行的新型開關電源芯片。本文闡述其快速設計方法。

關鍵詞：單片開關電源快速設計

TOPSwithⅡ

TheWayofQuickDesignforSinglechipSwitchingPowerSupplyAbctract:Threeendssinglechipswitchingpowersupplyisnewtypeswitchingpowersupplycorewhichhasbeenpopularsince1990.Thispaperintroducesquickdesignforsinglechipswitchingpowersupply.

Keywords:Singlechipswitchingpowersupply,Quickdesign,TopswithⅡ

在設計開關電源時，首先面臨的問題是如何選擇合適的單片開關電源芯片，既能滿足要求，又不因選型不當而造成資源的浪費。然而，這并非易事。原因之一是單片開關電源現(xiàn)已形成四大系列、近70種型號，即使采用同一種封裝的不同型號，其輸出功率也各不相同；原因之二是選擇芯片時，不僅要知道設計的輸出功率PO，還必須預先確定開關電源的效率η和芯片的功率損耗PD，而后兩個特征參數(shù)只有在設計安裝好開關電源時才能測出來，在設計之前它們是未知的。

在設計開關電源時，首先面臨的問題是如何選擇合適的單片開關電源芯片，既能滿足要求，又不因選型不當而造成資源的浪費。然而，這并非易事。原因之一是單片開關電源現(xiàn)已形成四大系列、近70種型號，即使采用同一種封裝的不同型號，其輸出功率也各不相同；原因之二是選擇芯片時，不僅要知道設計的輸出功率PO，還必須預先確定開關電源的效率η和芯片的功率損耗PD，而后兩個特征參數(shù)只有在設計安裝好開關電源時才能測出來，在設計之前它們是未知的。

下面重點介紹利用TOPSwitch－II系列單片開關電源的功率損耗（PD）與電源效率（η）、輸出功率（PO）關系曲線，快速選擇芯片的方法，可圓滿解決上述難題。在設計前，只要根據(jù)預期的輸出功率和電源效率值，即可從曲線上查出最合適的單片開關電源型號及功率損耗值，這不僅簡化了設計，還為選擇散熱器提

η/％(Uimin=85V)

1TOPSwitch－II的PD與η、PO關系曲線

TOPSwitch－II系列的交流輸入電壓分寬范圍輸入（亦稱通用輸入），固定輸入（也叫單一電壓輸入）兩種情況。二者的交流輸入電壓分別為Ui=85V～265V，230V±15％。

1．1寬范圍輸入時PD與η，PO的關系曲線

摘要：單片開關電源是國際上90年代才開始流行的新型開關電源芯片。本文闡述其快速設計方法。

關鍵詞：單片開關電源快速設計

TOPSwithⅡ

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Keywords:Singlechipswitchingpowersupply,Quickdesign,TopswithⅡ

在設計開關電源時，首先面臨的問題是如何選擇合適的單片開關電源芯片，既能滿足要求，又不因選型不當而造成資源的浪費。然而，這并非易事。原因之一是單片開關電源現(xiàn)已形成四大系列、近70種型號，即使采用同一種封裝的不同型號，其輸出功率也各不相同；原因之二是選擇芯片時，不僅要知道設計的輸出功率PO，還必須預先確定開關電源的效率η和芯片的功率損耗PD，而后兩個特征參數(shù)只有在設計安裝好開關電源時才能測出來，在設計之前它們是未知的。

要：單片開關電源是國際上90年代才開始流行的新型開關電源芯片。本文闡述其快速設計方法。

關鍵詞：單片開關電源快速設計

TOPSwithⅡ

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在設計開關電源時，首先面臨的問題是如何選擇合適的單片開關電源芯片，既能滿足要求，又不因選型不當而造成資源的浪費。然而，這并非易事。原因之一是單片開關電源現(xiàn)已形成四大系列、近70種型號，即使采用同一種封裝的不同型號，其輸出功率也各不相同；原因之二是選擇芯片時，不僅要知道設計的輸出功率PO，還必須預先確定開關電源的效率η和芯片的功率損耗PD，而后兩個特征參數(shù)只有在設計安裝好開關電源時才能測出來，在設計之前它們是未知的。

摘要：單片開關電源是國際上90年代才開始流行的新型開關電源芯片。本文闡述其快速設計方法。

關鍵詞：單片開關電源快速設計

TOPSwithⅡ

TheWayofQuickDesignforSinglechipSwitchingPowerSupplyAbctract:Threeendssinglechipswitchingpowersupplyisnewtypeswitchingpowersupplycorewhichhasbeenpopularsince1990.Thispaperintroducesquickdesignforsinglechipswitchingpowersupply.

Keywords:Singlechipswitchingpowersupply,Quickdesign,TopswithⅡ

在設計開關電源時，首先面臨的問題是如何選擇合適的單片開關電源芯片，既能滿足要求，又不因選型不當而造成資源的浪費。然而，這并非易事。原因之一是單片開關電源現(xiàn)已形成四大系列、近70種型號，即使采用同一種封裝的不同型號，其輸出功率也各不相同；原因之二是選擇芯片時，不僅要知道設計的輸出功率PO，還必須預先確定開關電源的效率η和芯片的功率損耗PD，而后兩個特征參數(shù)只有在設計安裝好開關電源時才能測出來，在設計之前它們是未知的。

1系統(tǒng)結(jié)構

該自動切換系統(tǒng)主要在一個機箱內(nèi)實現(xiàn)，在機箱內(nèi)有一個主控模塊作為主要控制電路，有三個轉(zhuǎn)換開關可以自動切換調(diào)頻。主板上設置了一些通信接口，包括RS485網(wǎng)絡通信接口、RS232串行通信接口、F頭無線信號接口。還有多種類型的電源接口，主要包括220V主板供電輸入口、220V發(fā)射機供電輸入口、主備機電源供電接口等。另外還包括主機RF信號輸入接口、備機RF信號輸入接口、負載輸入輸出接口、合路輸入輸出接口等。電源輸入接口連接到主控模塊，通過主控模塊的控制電路，然后得到控制電源輸出和發(fā)射機電源輸出。主控模塊通過控制電路給主機和備用機進行供電，通過供電接口進行連接。F頭天線接收信號后，通過接口模塊，把信號傳送給主控模塊。三路轉(zhuǎn)換開關在主控模塊電路的控制下實現(xiàn)了調(diào)頻信號的雙向通訊開關，網(wǎng)絡通訊接口、串行通信接口和網(wǎng)口主要是用來和主控模塊進行通訊，并且根據(jù)實際情況安排具體通信通道，實現(xiàn)雙向?qū)崟r通訊。根據(jù)具體主機頻率和自動切換通道，三個轉(zhuǎn)換開關的接口分別和3個主機RF信號輸入接口、3個備機RF信號輸入接口進行連接，實現(xiàn)主備機自動切換連接。最后把3個轉(zhuǎn)化開關電路的兩個輸出接口分別和3個合路器、3個假負載連接，完成轉(zhuǎn)換功能電路連接。以上是系統(tǒng)的主要設計結(jié)構，如圖1所示。

2主備機自動切換系統(tǒng)設計

單片控制模塊是系統(tǒng)的主要控制模塊，系統(tǒng)有兩個電源、電流開關檢測模塊，有兩個電源、電流控制模塊。另外兩個模塊是調(diào)頻調(diào)制接收模塊和音頻濾波檢測模塊。220V的供電電源接口連接到開關電源電路，開關電源電路受單片機控制模塊控制。220V的控制電源接口連接到其中一個電壓電流檢測回路后，電路經(jīng)過電源開關控制器，然后又連接到第二個電壓電流檢測回路，作為并聯(lián)輸出。這兩路輸入信號，通過兩路檢測回路后，分別并聯(lián)到主、備機供電電源接口上。這樣，通過電壓電流檢測回路模塊與單片機控制模塊電路的連接，實現(xiàn)了雙向的冗余通信。三個轉(zhuǎn)換開關，控制著通信回路的自動切換。三個不同通信接口，RS485網(wǎng)絡接口、RS232串行通信接口及網(wǎng)口在單片機控制電路下，實現(xiàn)了不同通信方式的自動切換，并且保證是雙向通信方式。F頭天線接收到音頻信號后，傳輸給FM接收模塊，然后FM接收模塊給出兩路信號，這兩路并聯(lián)信號經(jīng)過音頻模塊的檢波處理后，送給單片機控制回路，單片機處理模塊得到要處理的通信信號。STM32F103芯片作為主要控制芯片來完成控制工作。發(fā)射機的狀態(tài)信號通過網(wǎng)口和通信電路傳送給單片機，單片機判斷發(fā)射機的發(fā)射功率大小，如果小于一定的閥值，就判斷為該信息為故障原因。初始默認狀態(tài)是，主備機都能正常工作，信號傳輸正常。三路主機信號傳輸?shù)秸{(diào)頻多功能器后，傳送給天線發(fā)射出去，而三路備機則連接到假負載上。如果系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，則意味著發(fā)射的信號功率就會低于規(guī)定值，信號傳輸給交換機，通過網(wǎng)口把故障信息傳送給控制模塊，控制模塊就會切斷相應開關，并進行頻點自動切換和故障發(fā)射主機標記。如果單片機控制模塊，在發(fā)現(xiàn)故障信號后，備用機如果沒有被標記為故障信息，則可自動切換到備用機。如果備用機有故障標記，則不進行自動切換工作，并發(fā)出警告信息，提醒故障的發(fā)生。本自動切換系統(tǒng)的供電是12V直流供電，由開關電源模塊進行把220V的交流電轉(zhuǎn)換成所需的12V直流供電。主控制模塊通過控制繼電器，從而實現(xiàn)對電源控制模塊的通斷電。具體的就是控制彈片的吸附和松開，分別控制主機和備機的電源供電問題。電壓和電流檢測模塊主要是用來檢測電壓和電流是否達到標注需要值。當220V交流電通過電源控制模塊供電后，得到的直流電壓要經(jīng)過電壓檢測模塊，檢測供電電壓是否正常。電流檢測模塊主要是通過可變電阻轉(zhuǎn)化電壓后，檢測傳輸?shù)絾纹瑱C控制模塊的電流是否是正常的。F接收調(diào)頻信號模塊，在接受到信號后，傳送給音頻檢測模塊進行濾波檢波。檢波電路實現(xiàn)交流信號到直流信號的轉(zhuǎn)換，最后傳送給單片機控制模塊，控制模塊根據(jù)所得信號判斷是否正常，從而控制電路自動切換和主備機自動切換。通過網(wǎng)絡接口通信把相關信息狀態(tài)回饋給本地監(jiān)控服務器，實現(xiàn)故障信息的監(jiān)控和記錄工作。

3結(jié)束語

研究設計的調(diào)頻發(fā)射主備機自動切換系統(tǒng)，特別是對于要求多點覆蓋的農(nóng)村區(qū)域，具有結(jié)構簡單、成本低廉、功能性強等特點。通過多種通信接口可實現(xiàn)接收Internet信號實現(xiàn)遠程控制。一旦發(fā)射機發(fā)生故障，信號通過輸入回路傳送給主控制模塊，由主控制模塊來判斷是否低于標準限值。然后控制模塊就會進行主、備控制合路的自動切換，控制轉(zhuǎn)換開關把正常信號輸出到天線進行發(fā)射，把故障信息自動切換到假負載。最后實現(xiàn)主備機的相互自動切換和備份工作。

摘要：系統(tǒng)地分析了TOPSwitchⅡ系列開關電源產(chǎn)生噪聲的主要原因及產(chǎn)生噪聲的回路和部件，給出了相應的抗干擾措施，從而提高了開關電源的電磁兼容性。

關鍵詞：開關電源噪聲電磁兼容性

TOPSwitchⅡ開關電源具有單片集成化、外圍電路簡單、效率高的優(yōu)點，在大多數(shù)的電子設備中得到了廣泛的應用。然而，開關電源自身產(chǎn)生的各種噪聲卻形成了一個很強的電磁干擾源。這些干擾隨著開關頻率的提高、輸出功率的增大而明顯地增強，對電子設備的正常運行構成了潛在的威脅；同時，一些國家對此也有嚴格的指標，不能滿足者將被拒之門外。本文以美國PI公司TOPSwitchⅡ系列為例，介紹開關電源的電磁干擾及其抑制。

1開關電源產(chǎn)生噪聲的原因

開關電源工作在高頻、高壓、大電流開關狀態(tài)，并以開和關的時間比來控制輸出電壓的高低。TOPSwitchⅡ系列器件工作頻率為100kHz，電源線路內(nèi)的dv/dt很大，產(chǎn)生的各種噪聲通過電源線以共模或差模方式向外傳導，同時還向周圍空間輻射噪聲。圖1給出了一種典型TOPSwitchⅡ系列的開關電源電路圖，下面以此為例分析其產(chǎn)生噪聲的主要原因。

1.1電源一次側(cè)回路的噪聲

編者按：本文主要從引言；軟件介紹；結(jié)語，對高頻開關電源管理進行闡述。其中包括：模塊化是開關電源的發(fā)展趨勢，并聯(lián)運行是電源產(chǎn)品大容量化的一個有效方案，可以通過設計N＋l冗余電源系統(tǒng)，實現(xiàn)容量擴展。本系統(tǒng)是多臺高頻開關電源（1000A/15V）智能模塊并聯(lián)，電源單元和監(jiān)控單元均以AT89C51單片機為核心，電源單元的均流由監(jiān)控單元來協(xié)調(diào)，監(jiān)控單元既可以與各電源單元通信，也可以與PC通信，實現(xiàn)遠程監(jiān)控，振蕩器產(chǎn)生的鋸齒波送到PWM比較器的反相輸入端，脈沖調(diào)寬電壓送到PWM比較器的同相輸入端，通過PWM比較器進行比較，輸出一定寬度的脈沖波，高頻開關電源單元將各自的電壓和電流發(fā)送給監(jiān)控單元，監(jiān)控單元接收到各電源單元的電壓和電流信息后，馬上進入均流判定處理程序，等，具體材料請詳見：

摘要：介紹了高頻開關電源的控制電路和并聯(lián)均流系統(tǒng)。控制電路采用TL494脈寬調(diào)制控制器來產(chǎn)生PWM脈沖，用軟件的方式實現(xiàn)多電源并聯(lián)運行時達到均流的方法。

關鍵詞：開關電源；脈寬調(diào)制；均流

引言

模塊化是開關電源的發(fā)展趨勢，并聯(lián)運行是電源產(chǎn)品大容量化的一個有效方案，可以通過設計N＋l冗余電源系統(tǒng)，實現(xiàn)容量擴展。本系統(tǒng)是多臺高頻開關電源（1000A/15V）智能模塊并聯(lián)，電源單元和監(jiān)控單元均以AT89C51單片機為核心，電源單元的均流由監(jiān)控單元來協(xié)調(diào)，監(jiān)控單元既可以與各電源單元通信，也可以與PC通信，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

1PWM控制電路

1設計思路

隨著電子設備對電源系統(tǒng)要求的日益提高，研究廉價的具有監(jiān)視、管理供電電源功能的開關電源愈來愈顯得必要。本文在綜合考慮電源各種技術性能和對自身的安全要求以及開關電源性能的基礎上，設計出了一種新型實用的帶有過電壓檢測和保護裝置的智能化電源。它具有以下幾個特點：

（1）實際了對過電壓的檢測，并能記錄每次過電壓的瞬時值和峰值，可啟動備用電源供電，實現(xiàn)對電子電路的保護作用。

（2）具有抗沖擊能力強、使用壽命長、帶液晶屏數(shù)字監(jiān)視的特點，同時通過RS485通信接口與管理計算機通訊能實現(xiàn)“透明”電源的工作和保護等功能。

（3）能實時顯示輸出電壓、電流的大小，過電壓的次數(shù)、大小以及必要的參數(shù)設置信息。

（4）通過接口與后臺或遠端PC機實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送。

摘要：介紹了一種用TOPSwitch器件設計的新穎單端正激式電源電路。詳細分析了其電路設計方法，給出了主要參數(shù)的計算及實驗波形。

關鍵詞：三端離線PWM開關；正激變換器；高頻變壓器設計

引言

TOPSwitch是美國功率集成公司（PI）于20世紀90年代中期推出的新型高頻開關電源芯片，是三端離線PWM開關（ThreeterminalofflinePWMSwitch）的縮寫。它將開關電源中最重要的兩個部分——PWM控制集成電路和功率開關管MOSFET集成在一塊芯片上，構成PWM/MOSFET合二為一集成芯片，使外部電路簡化，其工作頻率高達100kHz，交流輸入電壓85～265V，AC/DC轉(zhuǎn)換效率高達90％。對200W以下的開關電源，采用TOPSwitch作為主功率器件與其他電路相比，體積小、重量輕，自我保護功能齊全，從而降低了開關電源設計的復雜性，是一種簡捷的SMPS（SwitchModePowerSupply）設計方案。

TOPSwitch系列可在降壓型，升壓型，正激式和反激式等變換電路中使用。但是，在現(xiàn)有的參考文獻以及PI公司提供的設計手冊中，所介紹的都是用TOPSwitch制作單端反激式開關電源的設計方法。反激式變換器一般有兩種工作方式：完全能量轉(zhuǎn)換（電感電流不連續(xù)）和不完全能量轉(zhuǎn)換（電感電流連續(xù)）。這兩種工作方式的小信號傳遞函數(shù)是截然不同的，動態(tài)分析時要做不同的處理。實際上當變換器輸入電壓在一個較大范圍發(fā)生變化，和（或者）負載電流在較大范圍內(nèi)變化時，必然跨越兩種工作方式，因此，常要求反激式變換器在完全能量和不完全能量轉(zhuǎn)換方式下都能穩(wěn)定工作。但是，要求同一個電路能實現(xiàn)從一種工作方式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N工作方式，在設計上是較為困難的。而且，作為單片開關電源的核心部件高頻變壓器的設計，由于反激式變換器中的變壓器兼有儲能、限流、隔離的作用，在設計上要比正激式變換器中的高頻變壓器困難，對于初學者來說很難掌握。筆者采用TOP225Y設計了一種單端正激式開關電源電路，實驗證明該電路是切實可行的。下面介紹其工作原理與設計方法，以供探討。

1TOPSwitch系列應用于單端正激變換器中存在的問題