PAGE畢業(yè)綜合實踐課題名稱：開關(guān)電源的剖析與設(shè)計作者：學(xué)號：系別：專業(yè)：指導(dǎo)老師：專業(yè)技術(shù)職務(wù)xx年xx月課題摘要開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)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或者單片開關(guān)電源集成電路構(gòu)成。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關(guān)電源技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新。目前，開關(guān)電源以小型、輕量和高效率的特點被廣泛應(yīng)用幾乎所有的電子設(shè)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。本文介紹了根據(jù)目前市場常見的一種開關(guān)電源的性能特點，設(shè)計并制作一款與其相似的開關(guān)電源的全部設(shè)計及制作工藝流程。主要包括：電源電路的設(shè)計及器件選擇（本文介紹的是由PowerIntegrations公司旗下的一款離線式開關(guān)IC——TinySwitch-Ⅲ系列組成的開關(guān)電源）、印制電路板的設(shè)計與制作、高頻變壓器的設(shè)計與制作（用軟件設(shè)計的高頻變壓器參數(shù)和人工設(shè)計的高頻變壓器參數(shù)進行對比驗證）以及電路的焊接和調(diào)試。由于采用了集成電路，電源的體積以及成本都得到了優(yōu)化。關(guān)鍵詞斬波電路高頻變壓器TinySwitch-Ⅲ開關(guān)IC脈寬調(diào)制目次1 引言 12 課題要求 23 開關(guān)電源基礎(chǔ)原理及其類型 23.1 開關(guān)電源基礎(chǔ)理論 23.1.1 開關(guān)電源基本工作原理 23.1.2 開關(guān)電源的組成 33.2 開關(guān)電源的類型 33.2.1 開關(guān)電源類型簡介 33.2.2 單端正激式開關(guān)電源 53.2.3 單端反激式開關(guān)電源 53.2.4 正激式及反激式開關(guān)電源電路的方案設(shè)計 64 開關(guān)電源的電路設(shè)計 74.1 主電路設(shè)計 74.1.1 整流電路的設(shè)計 84.1.2 濾波電路的設(shè)計 84.2 控制電路的設(shè)計 104.2.1 輸入欠壓檢測電路 104.2.2 輸出反饋電路 104.3 保護電路的設(shè)計 114.3.1 偏置電路過壓保護 114.3.2 漏極鉗位保護電路 115 高頻變壓器的設(shè)計 135.1 高頻變壓器磁芯的選擇 135.2 高頻變壓器導(dǎo)線的選擇 145.2.1 漆包線的選擇 145.2.2 三層絕緣線的選擇 155.3 利用軟件設(shè)計開關(guān)電源及高頻變壓器的實例 155.3.1 PIExpert9.0的主要特點 155.3.2 利用軟件設(shè)計開關(guān)電源的實例 165.3.3 查閱并修改高頻變壓器參數(shù)的方法 235.4 設(shè)計高頻變壓器的基本公式 245.5 設(shè)計高頻變壓器的注意事項 266 開關(guān)電源的制作與測試 266.1 開關(guān)電源印制電路板（PBC）的設(shè)計 266.1.1 電路原理圖的繪制 266.1.2 電路PCB圖的繪制 286.1.3 多功能制版機制作PCB的流程 306.2 開關(guān)電源的測試 306.2.1 測試的主要名詞解釋 306.2.2 輸出電壓調(diào)整率的測試 316.2.3 負載調(diào)整率的測試 316.2.4 輸出電壓紋波參數(shù)測試 327 主要元器件的介紹 327.1 TinySwitch-Ⅲ系列開關(guān)IC介紹 327.1.1 引腳功能描述 327.1.2 TinySwitch-Ⅲ主要功能描述 337.1.3 TinySwitch-III部分工作原理 357.2 超快恢復(fù)整流二極管BYV28-200 357.3 光耦PC817A 36結(jié)論 38致謝 39參考文獻 40附錄A器件清單 41附錄B開關(guān)電源原理圖 42附錄C開關(guān)電源PCB圖 43PAGE1--引言隨著電力電子技術(shù)的高速發(fā)展，電力電子設(shè)備與人們的工作、生活的關(guān)系日益密切，而電子設(shè)備都離不開可靠的電源，進入80年代計算機電源全面實現(xiàn)了開關(guān)電源化，率先完成計算機的電源換代，進入90年代開關(guān)電源相繼進入各種電子、電器設(shè)備領(lǐng)域，程控交換機、通訊、電子檢測設(shè)備電源、控制設(shè)備電源等都已廣泛地使用了開關(guān)電源，更促進了開關(guān)電源技術(shù)的迅速發(fā)展。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或者單片開關(guān)電源集成電路構(gòu)成。開關(guān)電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點上，反而高于開關(guān)電源，這一成本反轉(zhuǎn)點。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關(guān)電源技術(shù)在不斷地創(chuàng)新，這一成本反轉(zhuǎn)點日益向低輸出電力端移動，這為開關(guān)電源提供了廣泛的發(fā)展空間。

開關(guān)電源高頻化是其發(fā)展的方向，高頻化使開關(guān)電源小型化，并使開關(guān)電源進入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動了開關(guān)電源的發(fā)展前進，每年以超過兩位數(shù)字的增長率向著輕、小、薄、低噪聲、高可靠、抗干擾的方向發(fā)展。另外開關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護環(huán)境方面都具有重要的意義。課題要求在輸入電壓220V、50HZ、電壓變化范圍+15%～-20%條件下，輸出電壓可調(diào)范圍5V±10%最大輸出電流為2A；電壓調(diào)整率≤2%（輸入電壓220V變化范圍+15%～-20%下，滿載）；紋波電壓（峰-峰值）≤5mV（最低輸入電壓下，滿載）；工作效率≥85%（輸出電壓5V、輸入電壓220V下，滿載）；開關(guān)電源基礎(chǔ)原理及其類型開關(guān)電源基礎(chǔ)理論開關(guān)電源基本工作原理開關(guān)電源的核心電路就是直流斬波變換電路。顧名思義，DC/DC變換電路就是將直流斬波變換成固定的或者可調(diào)的直流電壓。DC/DC變化電路除了廣泛應(yīng)用于開關(guān)電源外，還應(yīng)用于無軌電車、地鐵列車、蓄電池供電的機車車輛的無級變速以及20世界80年代興起的電動汽車調(diào)速及控制等。最基本的直流斬波電路如REF_Ref447284780圖31所示。當開關(guān)S閉合時，Uo=Ui，持續(xù)時間為Ton；當S斷開時，Uo=0V，持續(xù)時間為Toff。則T=Ton+Toff為斬波的工作周期，斬波的放大后的理想工作波形就如REF_Ref447284780圖31（b）所示。若定義斬波占空比k=Ton/T，則Uo=kUi。圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s11基本斬波電路及其波形除了上述斬波電路以外，還有其他常用的三種斬波電路，分別為：Buck（降壓型）直流斬波變換電路；升壓式直流斬波變換電路（Boost電路）；升降壓式直流斬波電路。開關(guān)電源的組成開關(guān)電源的基本組成如REF_Ref447286754圖32所示。其中DC-DC變換器用以進行功率變換，它是開關(guān)電源的核心部分；驅(qū)動器是開關(guān)信號的放大部分，對來自信號源的開關(guān)信號進行放大和整形，以適應(yīng)開關(guān)管的驅(qū)動要求；信號源產(chǎn)生控制信號，該信號由它激或自激電路產(chǎn)生，可以是PWM信號、PFM信號或其他信號；比較放大器對給定信號和輸出反饋信號進行比較運算，控制開關(guān)信號的幅值、頻率、波形等，通過驅(qū)動器控制開關(guān)器件的占空比，以達到穩(wěn)定輸出電壓值的目的。除此之外，開關(guān)電源還有輔助電路，包括啟動、過流過壓保護、輸入濾波、輸出采樣、功能指示等電路。圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s12開關(guān)電源的基本組成開關(guān)電源系統(tǒng)一般包括兩大模塊，第一個模塊是功率主回路部分，完成能量的變換和傳輸，主回路使用的元件只有電子開關(guān)、電感和電容，但這三種元件的不同組合和連接形成不同類型的開關(guān)電源變換器。第二個模塊是控制回路，控制回路比較復(fù)雜，早期由分立器件組成，隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，現(xiàn)在集成電路芯片逐步代替了分立器件，集成電路是電源產(chǎn)品體積小、可靠性高，給應(yīng)用帶來了極大方便。開關(guān)電源的簡介開關(guān)電源的類型直流開關(guān)電源的核心是DC/DC轉(zhuǎn)換器。因此直流開關(guān)電源的分類是依賴DC/DC轉(zhuǎn)換器分類的。也就是說，直流開關(guān)電源的分類與DC/DC轉(zhuǎn)換器的分類是基本相同的，DC/DC轉(zhuǎn)換器的分類基本上就是直流開關(guān)電源的分類。直流DC/DC轉(zhuǎn)換器按輸入與輸出之間是否有電氣隔離可以分為兩類：一類是有隔離的稱為隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器；另一類是沒有隔離的稱為非隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器。隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器也可以按有源功率器件的個數(shù)來分類。單管的DC/DC轉(zhuǎn)換器有正激式（Forward）和反激式（Flyback）兩種。雙管DC/DC轉(zhuǎn)換器有雙管正激式（DoubleTransistorForwardConverter），雙管反激式（DoubleTransistrFlybackConverter）、推挽式（Push-PullConverter）和半橋式（Half-BridgeConverter）四種。四管DC/DC轉(zhuǎn)換器就是全橋DC/DC轉(zhuǎn)換器（Full-BridgeConverter）。非隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器，按有源功率器件的個數(shù)，可以分為單管、雙管和四管三類。單管DC/DC轉(zhuǎn)換器共有六種，即降壓式（Buck）DC/DC轉(zhuǎn)換器，升壓式（Boost）DC/DC轉(zhuǎn)換器、升壓降壓式（BuckBoost）DC/DC轉(zhuǎn)換器、CukDC/DC轉(zhuǎn)換器、ZetaDC/DC轉(zhuǎn)換器和SEPICDC/DC轉(zhuǎn)換器。在這六種單管DC/DC轉(zhuǎn)換器中，Buck和Boost式DC/DC轉(zhuǎn)換器是基本的，Buck-Boost、Cuk、Zeta、SEPIC式DC/DC轉(zhuǎn)換器是從中派生出來的。雙管DC/DC轉(zhuǎn)換器有雙管串接的升壓式（Buck-Boost）DC/DC轉(zhuǎn)換器。四管DC/DC轉(zhuǎn)換器常用的是全橋DC/DC轉(zhuǎn)換器（Full-BridgeConverter）。各類型的開關(guān)電源特點如下。（1）反激式：電路拓撲簡單，元件數(shù)少，因此成本較低。但該電路變換器的磁芯單向磁化，利用率低，而且開關(guān)器件承受的電流峰值很大，廣泛用于數(shù)瓦至數(shù)十瓦的小功率開關(guān)電源中。由于不需要輸出濾波電感，易實現(xiàn)多路輸出。（2）正激式：電路拓撲結(jié)構(gòu)形式和反激式變換器相似，雖然磁芯也是單向磁化，卻存在著嚴格意義上的區(qū)別，變壓器僅起電氣隔離作用，而且電路變壓器的工作點僅處于磁化曲線的第一象限，沒有得到充分的利用，因此同樣的功率，其變換器體積、重量和損耗大于半橋式、全橋式、推挽式變換電路。廣泛用于功率為數(shù)百瓦至數(shù)千瓦的開關(guān)電源中。（3）半橋式：電路結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，但磁芯利用率高，沒有偏磁的問題，且功率開關(guān)管的耐壓要求低，不超過線路的最高峰值電壓?？朔送仆焓降娜秉c。適合數(shù)百瓦至數(shù)千瓦的開關(guān)電源中，高輸入電壓的場合。（4）全橋式：電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但在所有隔離型開關(guān)電源中，采用相同電壓和電流容量的開關(guān)器件時，全橋型電路可以達到最大的功率，目前，全橋型電路多被用于數(shù)百瓦至數(shù)千瓦的各種工業(yè)用開關(guān)電源中。（5）推挽式：電路形式實際上是兩只對稱正激式變換器的組合，只是工作時相位相反。變壓器的磁芯雙向磁化，因此相同鐵芯尺寸的輸出功率是正激式的近一倍，但如果加在兩個原邊繞組上的VS積稍有偏差就會導(dǎo)致鐵芯偏磁現(xiàn)象的生生，應(yīng)用時需要特別注意。適合中功率輸出。下面就根據(jù)本課題，介紹與本課題相似的幾款電路。單端正激式開關(guān)電源工作原理單端正激式開關(guān)電源的典型電路如REF_Ref447569374\h圖33所示。這種電路在形式上與單端反激式電路相似，但工作情形不同。當開關(guān)管VT1導(dǎo)通時,

VD2也導(dǎo)通，這時電網(wǎng)向負載傳送能量，濾波電感L儲存能量；當開關(guān)管VT1截止時，電感L通過續(xù)流二極管VD3繼續(xù)向負載釋放能量。圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s13單端正激式開關(guān)電源典型電路在電路中還設(shè)有鉗位線圈與二極管VD2，它可以將開關(guān)管VT1的最高電壓限制在兩倍電源電壓之間。為滿足磁芯復(fù)位條件，即磁通建立和復(fù)位時間應(yīng)相等，所以電路中脈沖的占空比不能大于50%。由于這種電路在開關(guān)管VT1 導(dǎo)通時，通過變壓器向負載傳送能量，所以輸出功率范圍大，可輸出50~200W的功率。電路使用的變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積也比較大，正因為這個原因，這種電路的實際應(yīng)用較少。單端反激式開關(guān)電源工作原理單端反激式開關(guān)電源的典型電路如REF_Ref447290317圖34所示。電路中所謂的單端是指高頻變壓器的磁芯工作在磁滯回線的一側(cè)。所謂的反激，是指當開關(guān)管VT1導(dǎo)通時，高頻變壓器Ｔ初級繞組的感應(yīng)電壓為上正下負，整流二極管VD1處于截止狀態(tài)，在初級繞組中儲存能量。當開關(guān)管VT1截止時，變壓器Ｔ初級繞組中存儲的能量，通過次級繞組及VD1整流和電容C濾波后向負載輸出。反激式開關(guān)電源以主開關(guān)管的周期性導(dǎo)通和關(guān)斷為主要特征。開關(guān)管導(dǎo)通時，變壓器一次側(cè)線圈內(nèi)不斷儲存能量；而開關(guān)管關(guān)斷時，變壓器將一次側(cè)線圈內(nèi)儲存的電感能量通過整流二極管給負載供電，直到下一個脈沖到來，開始新的周期。開關(guān)電源中的高頻變壓器起著非常重要的作用：一是通過它實現(xiàn)電場-磁場-電場能量的轉(zhuǎn)換，為負載提供穩(wěn)定的直流電壓；二是可以實現(xiàn)變壓器功能，通過脈沖變壓器的初級繞組和多個次級繞組可以輸出多路不同的直流電壓值，為不同的電路單元提供直流電量；三是可以實現(xiàn)傳統(tǒng)電源變壓器的電隔離作用，將熱地與冷地隔離，避免觸電事故，保證用戶端的安全。圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s14單端反激式開關(guān)電源典型電路單端反激式開關(guān)電源是一種成本最低的電源電路，輸出功率為20~100W，可以同時輸出不同的電壓，且有較好的電壓調(diào)整率。唯一的缺點是輸出的紋波電壓較大，外特性差，僅適用于相對固定的負載。單端反激式開關(guān)電源使用的開關(guān)管T1承受的最大反向電壓是電路工作電壓的兩倍，工作頻率在20~200KHZ。本次課題采用的是反激式開關(guān)電源的方案。開關(guān)電源的電路設(shè)計主電路設(shè)計開關(guān)電源的主電路包括整流電路，輸入輸出濾波電路，高頻變壓器，輸出整流電路。其主電路的原理圖如REF_Ref447627292\h圖41所示。圖STYLEREF1\s4SEQ圖\*ARABIC\s11開關(guān)電源的電氣原理圖整流電路的設(shè)計電路中的橋式整流電路如REF_Ref447627995\h圖42所示。在輸入正弦波電壓Uo的正半周，由D1,D4導(dǎo)通，負半周由D2,D3導(dǎo)通，如此交替導(dǎo)通，使得輸出的電壓為單向脈動性直流電。交流輸入電壓Uo經(jīng)整流后的輸出電壓UL為：UL=0.9Uo。圖STYLEREF1\s4SEQ圖\*ARABIC\s12輸入整流濾波電路輸出端的整流電路由快速玻璃鈍化二極管D7組成，如REF_Ref447628305\h圖43所示。圖STYLEREF1\s4SEQ圖\*ARABIC\s13輸出整流濾波電路濾波電路的設(shè)計（1）EMI濾波電磁干擾濾波器（EMI）亦稱電源噪聲濾波器，它能有效的抑制電網(wǎng)噪聲，提高電子設(shè)備的抗干擾能力及系統(tǒng)的可靠性。因此，被廣泛應(yīng)用于開關(guān)電源、電子測量一起、計算機機房設(shè)備等領(lǐng)域。EMI濾波器是由電容器、電感等元件組成的，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，便于應(yīng)用推廣。簡易EMI濾波器采用單級（亦稱單節(jié)）式結(jié)構(gòu)；復(fù)雜EMI濾波器采用雙級（亦稱雙節(jié)）式結(jié)構(gòu)，內(nèi)部包含兩個單節(jié)式EMI濾波器，后者抑制電網(wǎng)噪聲效果更好。EMI濾波器的基本電路如REF_Ref447630533\h圖44所示。該5端器件有兩個輸入端，兩個輸出端及一個接地端。使用時外殼接通大地。電路中包括共模扼流圈L、濾波電容器C1~C4，L對串模干擾不起作用，但當出現(xiàn)共模干擾時，由于兩個線圈的磁通方向相同，經(jīng)過耦合后電感量迅速增大，因此對共模干擾產(chǎn)生很大的感抗，使之不易通過。它的兩個線圈分別在低損耗、高導(dǎo)磁率的鐵氧體磁環(huán)上。當有共模電流通過時，兩個現(xiàn)券商產(chǎn)生的磁場就會互相加強。L的電感量與EMI濾波器的額定電流I有關(guān)，見表。當額定電流較大時，共模扼流圈的線徑也要相應(yīng)增大，以便能承受較大的電流。此外，適當增加電感量可以改善低頻衰減特性。C1和C2采用薄膜電容，容量范圍大致是0.01~0.47uF，主要用來濾除串模干擾。C3和C4跨接在輸出兩端，并將電容的中點接通大地，能有效的抑制共模干擾。C3和C4的容量范圍為2200pF~0.1uF。為減小漏電流，電容容量不宜超過0.1uF。C1~C4的耐壓值均為630VDC或250VAC。圖STYLEREF1\s4SEQ圖\*ARABIC\s14EMI濾波器的電路表STYLEREF1\s4SEQ表\*ARABIC\s11電感量范圍與額定電流的關(guān)系額定電流I（A）136101215電感量范圍L（MH）8~232~40.4~0.80.2~030.1~0.150.0~0.08（2）π型濾波π型濾波功能與EMI濾波相似，包括兩個電容器和一個電感器，它的輸入和輸出都呈低阻抗。π型濾波基本電路如REF_Ref447627995\h圖42和REF_Ref447628305\h圖43所示，C1、C2、L1及C10、C11、L2分別構(gòu)成一個π型濾波器。π型濾波有RC和LC兩種：在輸出電流不大的情況下用RC，R的取值不能太大，一般幾個至幾十歐姆,其優(yōu)點是成本低。其缺點是電阻要消耗一些能量，效果不如LC電路。LC電路里有一個電感，根據(jù)輸出電流大小和頻率高低選擇電感量的大小。控制電路的設(shè)計輸入欠壓檢測電路輸入欠壓檢測電路如REF_Ref447635375\h圖45所示，R5一端連接輸入電壓整流后的正極，電流經(jīng)R5流入EN/UV腳，根據(jù)流入該引腳的電流判斷是否為欠壓狀態(tài)。在通電或自動重啟動時功率MOSFET開關(guān)禁止期間，流入EN/UV引腳的電流必須超過25μA，以啟動功率MOSFET。引腳詳細功能見第七章。圖STYLEREF1\s4SEQ圖\*ARABIC\s15輸入欠壓檢測電路輸出反饋電路輸出反饋電路采用光耦反饋電路，使用光耦反饋成本低，安全可靠。光耦反饋電路如REF_Ref447643829\h圖46所示。VR3、R6、R4、U2構(gòu)成偏置電路。齊納二極管VR3調(diào)節(jié)輸出電壓。當輸出電壓超過齊納二極管與光耦LED正向電壓降之和時，電流將流向光耦LED，從而下拉光耦中晶體管的電流。當此電流超出使能引腳閾值電流時，將抑制下一個開關(guān)周期。當下降的輸出電壓低于反饋閾值時，會使能一個開關(guān)周期。通過調(diào)節(jié)使能周期的數(shù)量，可對輸出電壓進行調(diào)節(jié)。隨負載的減輕，使能周期也隨之減少，從而降低有效的開關(guān)頻率，根據(jù)負載情況減低開關(guān)損耗。因此能夠在負載極輕時提供恒定的效率，易于滿足能效標準的要求。圖STYLEREF1\s4SEQ圖\*ARABIC\s16光耦反饋電路保護電路的設(shè)計偏置電路過壓保護偏置電路過壓保護如REF_Ref447645314\h圖47所示。由變壓器偏置繞組、D6、C6、R7、R3、VR2、R8構(gòu)成偏置電壓保護電路接至BP/M腳。當發(fā)生過壓情況時，如偏置電壓超過VR2與旁路/多功能(BP/M)引腳電壓(28V+5.85V)之和時，電流開始流向BP/M引腳。當此電流超過ISD時，TinySwitch-III的內(nèi)部鎖存關(guān)斷電路將被激活。斷開交流輸入后，當BP/M引腳電壓下降到低于2.6V時,TinySwitch-III的內(nèi)部鎖存關(guān)斷電路將重置。電阻R8將電流送入BP/M引腳，抑制了內(nèi)部高電壓電流源，通常此高壓恒流源在內(nèi)部MOSFET關(guān)斷期間維持BP/M引腳的電容電壓(C7)。此連接方式將265VAC輸入時的空載功耗大幅降低。引腳的詳細介紹見第七章。漏極鉗位保護電路漏極鉗位保護電路如所示。由VR1、R1、R2、C4、D5組成。其中VR1為齊納二極管（穩(wěn)壓二極管），D5一般采用快恢復(fù)或超快恢復(fù)二極管。但有時也專門懸著反向恢復(fù)時間較長的玻璃鈍化整流管（1N4005GP），其目的是使漏感能量能夠得到恢復(fù)，以提高電源效率。但不能用普通硅整流二極管1N4005代替1N4005GP。各器件的參數(shù)及性能詳情見第七章。圖STYLEREF1\s4SEQ圖\*ARABIC\s17偏置過壓保護電路圖STYLEREF1\s4SEQ圖\*ARABIC\s18漏極鉗位保護電路高頻變壓器的設(shè)計高頻變壓器磁芯的選擇磁芯材料分為軟磁材料和硬磁材料2種。經(jīng)過磁化后很容易退磁的磁性材料稱為軟磁材料，其矯頑力很小。硬磁材料（如磁鋼、永磁合金）則不容易退磁。軟磁鐵氧體磁芯是磁性材料中重要的一大類。鐵氧體磁芯的選擇范圍很廣，可以依照不同磁性參數(shù)，來選擇不同的材料和形狀由于在高頻率下的低磁損，它們廣泛用于開關(guān)模式電源(SMPS)，射頻(RF)變壓器和電感器。各種形狀和尺寸的鐵氧體磁芯應(yīng)用于高頻電源和高質(zhì)量通信市場的電感器，脈沖變壓器，高頻變壓器，和噪音濾波器等。鐵氧體的最大特點是高滲透性，良好的溫度特性，和低衰減率。軟磁鐵氧體磁芯的品種繁多，形狀各異，大致可做如下分類：按形狀分類。主要有環(huán)形、柱形、工字形、帽形、單孔、雙孔、四孔、U形、罐形、E形、EI形、EC形、RM形、PQ形、EP形，如REF_Ref447695720\h圖51所示。按工作頻率劃分。有低頻、中頻、高頻、甚高頻磁芯。按材料劃分。材料牌號如下：MXO——錳鋅鐵氧體；NXO——鎳鋅鐵氧體；NQ——鎳鉛鐵氧體；NGO——鎳鋅高頻鐵氧體；GTO——甚高頻鐵氧體。圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s11軟磁鐵氧體磁芯外形開關(guān)電源的工作頻率一般為幾十千赫茲或幾百千赫茲，軟磁鐵氧體磁芯典型產(chǎn)品性能見REF_Ref447701593\h表51，可選MXO-2000型材料。用他制成的E型磁芯如REF_Ref447701540\h圖52所示。這種磁芯具有漏感小、磁耦合性能好、繞制方便等優(yōu)點。國產(chǎn)E型磁芯部分產(chǎn)品的規(guī)格見附錄，其中D為舌寬，C為磁芯厚度，SJ為磁芯有效截面積，有SJ=CD。表STYLEREF1\s5SEQ表\*ARABIC\s11軟磁鐵氧體磁芯典型產(chǎn)品性能型號起始磁導(dǎo)率μ（H/m）居里溫度Tc（℃）電阻率ρ（Ω*cm）磁飽和時的磁通密度Bs（mT）矯頑力F（A/m）工作頻率f（MHZ）MXO-200020001501X10^2400240.5NXO-20204001X10^620079050NQ-1010400極高1802390300NGO-55350極高603180300GTO-1616200極高200500700圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s12E型磁芯的外形高頻變壓器的最大承受功率PM與磁芯截面積SJ（單位是CM^2）之間存在下述經(jīng)驗公式，其中，的單位取W。高頻變壓器導(dǎo)線的選擇漆包線的選擇漆包線是一種帶絕緣層的金屬導(dǎo)線，用于繞制變壓器、電動機和發(fā)電機繞組。漆包線的表面有一層均勻的漆膜，光滑柔軟，絕緣性能好，便于手工或自動化繞制，成本低廉。漆包線的線徑均指裸導(dǎo)線。國內(nèi)外漆包線規(guī)格請查國內(nèi)外漆包線規(guī)格對照表。我國采用公制線規(guī)。AWG為美制線規(guī)，SWG為英制線規(guī)，其線號越大，導(dǎo)線越細。歐美國家常用“圓密耳”（circularmil）作導(dǎo)線橫截面積單位，換算關(guān)系為1mm^2=1980圓密耳。尼龍/聚氨酯涂層是首選的漆包線絕緣層。這種涂層的有點是在接觸到熔化的焊料時會蒸發(fā)掉，不需要預(yù)先剝離漆層。絕緣涂層應(yīng)為高強度型或雙絕緣層。三層絕緣線的選擇三重絕緣線是一種高性能絕緣導(dǎo)線，這種導(dǎo)線有三個絕緣層，中間是芯線，第一層是呈金黃色的聚胺薄膜，其厚度為幾個微米，卻可承受3KV的脈沖高壓，第二層為高絕緣性的噴漆涂層，第三層是透明的玻璃纖維層，絕緣層的總厚度僅為20-100um,其優(yōu)點是絕緣強度高，任意兩層之間均可承受交流3000V的安全電壓，電流密度大。三層絕緣線標準結(jié)構(gòu)如REF_Ref447703024\h圖53所示。圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s13三層絕緣線的結(jié)構(gòu)圖三層絕緣線特別適合于繞制小型化、高效率開關(guān)電源中的高頻變壓器。由于省去了層間絕緣帶，也不必家阻擋層，因此他要比用漆包線繞制傳統(tǒng)變壓器的體積減小1/2，而且質(zhì)量大約減小2/3，可大大節(jié)省材料的加工費用。利用軟件設(shè)計開關(guān)電源及高頻變壓器的實例PIExpert9.0的主要特點PIExpert是PI公司推出的一款用于單片開關(guān)電源的計算機輔助設(shè)計軟件，也稱為PIExpert專家系統(tǒng)，目前的版本是9.0。它能根據(jù)設(shè)計人員的要求，在輸入了一系列技術(shù)指標以后，自動生成電路拓撲、設(shè)計結(jié)果、材料清單、PCB布局、變壓器參數(shù)和結(jié)構(gòu)等。在1-5分鐘內(nèi)，就可以完成一款單片開關(guān)電源的設(shè)計工作。目前支持的單片IC有以下六大類：TOPSwitch-GX、PeakSwitch、TinySwitch-II、TinySwitch-III、DPA-Switch、LinkSwitch-II。具有多路輸出式開關(guān)電源的優(yōu)化設(shè)計功能，最多支持六路輸出（允許有一路負壓輸出），并可選擇低成本優(yōu)化設(shè)計和高效率優(yōu)化設(shè)計。優(yōu)化過程是首先生成多種設(shè)計方案，然后與PI公司編譯專家設(shè)計的規(guī)范數(shù)據(jù)庫進行比較，并給每種設(shè)計方案打分，最后以分值最高的作為最佳設(shè)計方案。新版軟件現(xiàn)在增加了對其LinkSwitch?-PL和LinkSwitch-PHLED驅(qū)動器IC以及近期推出的TinySwitch?-4離線式開關(guān)IC產(chǎn)品系列的設(shè)計支持。V9.0還附帶一款增強的電路原理圖處理工具，借助這個工具，設(shè)計師可將自動生成的電路原理布局圖所創(chuàng)建的最終BOM上傳至選定、可滿足設(shè)計需求的領(lǐng)先分銷商。利用軟件設(shè)計開關(guān)電源的實例利用PIExpert9.0專家系統(tǒng)的設(shè)計向?qū)?，設(shè)計一個由TinySwitch-Ⅲ系列構(gòu)成的10W單路輸出5V的開關(guān)電源設(shè)計步驟如下：（1）打開PIExpert9.0專家系統(tǒng)，單擊文件，新建如圖所示或者單機新建一個設(shè)計文件按鈕，運行PIExpert9.0設(shè)計向?qū)?。首先彈出的設(shè)計選項面板如REF_Ref447718714\h圖54所示。該面板有8個選項，每個選項都有下拉菜單。當產(chǎn)品系列選擇TinySwitch時，默認的拓撲結(jié)構(gòu)為反激式，開關(guān)頻率為132kHZ且不可修改，系列選為TinySwitch-Ⅲ，封裝選為PN（DIP8）無鉛封裝，外殼敞開式，反饋類型可選為次級穩(wěn)壓或者次級TL431，本次選擇次級穩(wěn)壓反饋，偏置默認是禁用并且不可更改，只要點擊旁邊的切換按鈕就可以進行設(shè)置，本次使用偏置。圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s14設(shè)計面板選項（2）單擊“下一個”，進入如REF_Ref447718944\h圖55所示的輸入面板。交流默認值為世界通用的交流輸入范圍“通用（85~265V）”。圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s15輸入面板（3）單擊“下一個”，進入輸出面板。根據(jù)自己的需要選擇添加輸出回路數(shù)量及是否為峰值負載。本次由于是設(shè)計單路輸出，且不為峰值負載，只需點擊添加一路為5V，2A的輸出。如果需要更改輸出電壓容差可以自行改改。設(shè)置好的單路輸出屬性面板如REF_Ref447719604\h圖56所示，輸出面板如REF_Ref447719615\h圖57所示圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s16單路輸出屬性面板圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s17輸出面板（4）單擊“下一個”，進入設(shè)計設(shè)置面板。輸入新設(shè)計的文件名“5V2A開關(guān)電源”，進行優(yōu)化元件集的全部記錄，指定完成所有優(yōu)化后屏幕將要顯示的是示意圖。選擇使用屏蔽繞組，采用國際單位制（SI單位），并選擇顯示新的設(shè)計設(shè)置。設(shè)計好的設(shè)計面板如REF_Ref447720064\h圖58所示。（5）單擊“完成”，進入解決方案過濾器面板，如REF_Ref447720378\h圖59所示。利用該面板可以設(shè)置最佳解決方案的數(shù)目，并指定輸出匝數(shù)、磁芯尺寸的優(yōu)化設(shè)置。（6）單擊“確定”按鈕，會顯示出正在優(yōu)化進度框如REF_Ref447722499\h圖510所示，優(yōu)化完成后即會顯示出可能組合的方案供用戶選擇。方案面板如REF_Ref447722510\h圖511所示，面板欄從左到右分別是方案、預(yù)設(shè)輸出、實際輸出、精度、次級匝數(shù)、堆棧配置、輸出容差、磁芯型號、芯片型號、輸出整流二極管型號、二極管額定電壓、二極管額定電流、擬合估算?，F(xiàn)選擇默認的解決方案1（Solution1）。單擊“打開”按鈕，既可獲得5V2A開關(guān)電源的示意圖，如REF_Ref447722527\h圖512所示。窗口提示為“設(shè)通過（優(yōu)化已經(jīng)完成）”或者“設(shè)計警告（優(yōu)化已完成）”如REF_Ref447722527\h圖512所示，如果警告為變壓器骨架實際引腳不足，則是元件庫中沒有這個骨架，只要往庫中添加對應(yīng)骨架或?qū)嶋H中有符合設(shè)計的此類骨架設(shè)計便完成。圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s18設(shè)計設(shè)置面板圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s19方案過濾器面板圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s110優(yōu)化進度框圖圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s111方案框圖圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s112優(yōu)化方案示意圖（7）單擊“設(shè)計結(jié)果”按鈕，可看到全部的設(shè)計結(jié)果。如REF_Ref447723310\h圖513所示，圖中僅顯示出設(shè)計結(jié)果的一部分參數(shù)。單擊“電路板布局”可看到由PI公司提供的PCB布局的建議，如REF_Ref447723322\h圖514所示。單擊材料清單可看到示意圖中的全部器件及變壓器繞制所需要的材料，如REF_Ref447723332\h圖515所示。上述圖中均只顯示部分內(nèi)容。圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s113設(shè)計結(jié)果圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s114電路布局建議圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s115材料清單（8）單擊“變壓器構(gòu)”造按鈕，得到高頻變壓器的設(shè)計結(jié)果（局部，包括電氣特性原理圖，繞制結(jié)構(gòu)圖，繞組說明）如REF_Ref447724064\h圖516、REF_Ref447724065\h圖517、REF_Ref447724066\h圖518所示。注意事項：一旦提示“設(shè)計失?。o優(yōu)化）”就必須重新設(shè)計。圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s116電氣特性原理圖圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s117繞制結(jié)構(gòu)圖圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s118繞組說明查閱并修改高頻變壓器參數(shù)的方法查閱及修改高頻變壓器參數(shù)可從標題欄視圖中調(diào)出設(shè)計樹視圖，如REF_Ref447724826\h圖519所示。在設(shè)計樹視圖中找到高頻變壓器參數(shù)對應(yīng)的位置，雙擊進入就可以對對應(yīng)的參數(shù)進行查看和修改修改。注意修改后如果顯示“設(shè)計失?。o優(yōu)化）”，則必須進行優(yōu)化，自動優(yōu)化或者修改其他參數(shù)達到要求。圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s119設(shè)計樹視圖設(shè)計高頻變壓器的基本公式1.計算一次繞組的電感量在每個開關(guān)周期內(nèi)，由一次繞組傳輸給二次繞組的磁場能量變化范圍是。一次繞組的電感量由下式確定其中的單位為μH；為開關(guān)電源的輸出功率；為一次側(cè)峰值電流；為一次側(cè)有效值電流；為一次側(cè)脈動電流與峰值電流的比例系數(shù)；f為開關(guān)電源的頻率；Z為損耗分配系數(shù)，代表二次側(cè)損耗與總功耗的比值；η為電源效率。2.計算二次繞組的匝數(shù)對于交流230V或85~265V寬度范圍輸入應(yīng)取0.6匝/V?？紤]到肖特基整流二極管（或其他整流二極管壓降自取）上的正向?qū)▔航?0.4V（近似值），因此計算二次繞組匝數(shù)的公式為：3.計算一次繞組的匝數(shù)4.計算偏置繞組的匝數(shù)計算偏置繞組的匝數(shù)的公式為：5.計算有效骨架寬度根據(jù)一次繞組層數(shù)d、骨架寬度b和安全邊距M，利用下式計算有效骨架寬度再利用下式計算一次繞組導(dǎo)線的外徑（帶絕緣層）6.驗證一次繞組導(dǎo)線的電流密度一次繞組導(dǎo)線的電流密度J應(yīng)在4~10A/mm2的允許范圍內(nèi)，計算電流密度的公式為:若J偏大，則應(yīng)選較粗的導(dǎo)線和較大尺寸的磁芯和骨架；若J偏小，宜選較細的導(dǎo)線和較小尺寸的磁芯和骨架。7.計算磁芯中的最大磁通密度下式中為一次側(cè)峰值電流，為一次側(cè)初級電感量，為一次側(cè)匝數(shù)，為磁芯截面積。8.計算磁芯的氣隙寬度δ其中δ的單位是mm；為磁芯不留間隙時的等效電感。要求δ≥0.051mm。若小于此值，則需增大磁芯尺寸或者增加。9.計算留有氣隙時磁芯的等效電感計算留有氣隙時磁芯的等效電感的公式為：10.計算二次側(cè)峰值電流二次側(cè)峰值電流取決與一次側(cè)峰值電流、一次繞組與二次繞組的匝數(shù)比n，公式為：11.計算二次側(cè)有效值電流計算二次側(cè)有效值電流的公式為：12.計算輸出濾波電容上的紋波電流計算輸出濾波電容上的紋波電流的公式為：式中Io為額定輸出電流。計算二次繞組的裸導(dǎo)線直徑公式為：當＞0.4mm時，應(yīng)采用φ0.40mm的兩股導(dǎo)線并繞NS匝。13.計算輸出整流管、偏置電路整流管的最高反向峰值電壓設(shè)輸出整流管、偏置電路整流管的最高反向峰值電壓分別為、，有公式設(shè)計高頻變壓器的注意事項盡量不要使用線徑大于φ0.56mm的漆包線。盡量不要使用線徑小于φ0.13mm的漆包線。盡量不要在高頻變壓器相鄰層上使用規(guī)格相差很大的繞線。如果繞組層數(shù)不是整數(shù)值或繞線未占滿一層，最好將該層繞線展開，使其在整個繞線寬度上均勻分布。開關(guān)電源的制作與測試開關(guān)電源印制電路板（PBC）的設(shè)計本次設(shè)計的電路原理圖以及PCB均在AltiumDesignerSummer09（AD09）中完成。電路原理圖的繪制打開AD09，點擊文件，新建，工程新建，PCB工程選項新建PCB工程文檔。再右鍵工程文檔給工程添加新的原理圖。打開原理圖，對應(yīng)電路圖在原理圖中放置所需元件，元件可在調(diào)出的元件庫中雙擊添加放置或者按快指令PP添加放置如REF_Ref447805845\h圖61所示。按旁邊的按鈕可選擇不同的元件庫。放置好的元件可以立即命名或者等電路畫好后系統(tǒng)自動命名。圖STYLEREF1\s6SEQ圖\*ARABIC\s11元件放置端口如遇到元件庫中沒有的元件，則需自己在工程中新建一個原理圖庫，繪制該元件，繪制的元件只需引腳數(shù)及編號和實際一致。建好的原理圖庫如REF_Ref447782482\h圖62所示。圖STYLEREF1\s6SEQ圖\*ARABIC\s12原理圖庫元件全部放置好后，要進行電氣走線，根據(jù)電路圖連接各個元件的引腳?？砂纯旖葜噶頟W進行走線。走線完成并且各元件都有標號(命名），原理圖就繪制完成。繪制好的原理圖如REF_Ref447783143\h圖63所示。圖STYLEREF1\s6SEQ圖\*ARABIC\s13原理圖電路PCB圖的繪制PCB圖的繪制是制作PCB電路板的關(guān)鍵。在生成PCB之前要先確定好個元件的封裝是否與實際的一致。如果不一致，則需去原理圖對應(yīng)的元件出更改封裝如圖所示。若封裝庫中沒有對應(yīng)的封裝，則需自己新建封裝庫進行繪制。PCB庫如REF_Ref447783426\h圖64所示。要根據(jù)自己所選的器件來確定是直插式的封裝還是表貼式的封裝，以及確定好個引腳的實際尺寸和外殼尺寸。圖STYLEREF1\s6SEQ圖\*ARABIC\s14PCB庫界面封裝確定好后，點擊設(shè)計-UpdatePCB把原理圖轉(zhuǎn)換成PCB。生成好的PCB如圖所示。之后就是進行PCB板的布局，布局的布線的關(guān)鍵，良好的布局可以降低布線難度，以及電路板的穩(wěn)定性和抗干擾能力。布局好后接著就是布線，布線前最好先把各個網(wǎng)絡(luò)分類，點擊設(shè)計-類就可以添加分類。分類好后，再進行PCB規(guī)則的設(shè)計。點擊設(shè)計，選擇規(guī)則，進入規(guī)則面板，如圖所示。對各類網(wǎng)絡(luò)進行走線寬度規(guī)則設(shè)計以及安全距離的規(guī)則設(shè)計。最后進行布線，走線完成的PCB板如圖所示。圖STYLEREF1\s6SEQ圖\*ARABIC\s15PCB生成界面圖STYLEREF1\s6SEQ圖\*ARABIC\s16PCB規(guī)則面板圖STYLEREF1\s6SEQ圖\*ARABIC\s17PCB電路圖多功能制版機制作PCB的流程根據(jù)外殼大小裁剪感光電路板的尺寸在AD09中進行打印設(shè)置（按1：1打印，只需打印出TopLayer）設(shè)置好后打印在菲林紙上。將打印好的菲林紙蓋在感光板上，放入多功能制板機的曝光箱。將曝光箱面板蓋緊，觀察是否漏氣，按抽真空泵按鈕使感光板貼緊曝光箱上下蓋。關(guān)上曝光箱并按運行按鈕運行機器，待曝光結(jié)束后進行顯影、腐蝕及鉆孔步驟。開關(guān)電源的測試測試的主要名詞解釋1.電壓調(diào)整率電壓調(diào)整率（）亦稱線性調(diào)整率（或線路調(diào)整率），一般用百分數(shù)表示，但也有的用mV表示。它表示當輸入電壓在規(guī)定范圍內(nèi)變化時，輸出電壓的變化率。測量電壓調(diào)整率的方法是給開關(guān)電源接上額定負載，首先測出在標稱輸入電壓時的輸出電壓值Uo，然后連續(xù)調(diào)節(jié)輸入電壓，使之從規(guī)定的最小值一直變化到最大值，記下輸出電壓與標稱值的最大偏差ΔUo（可取絕對值），最后帶入下式計算電壓調(diào)整率。2.負載調(diào)整率負載調(diào)整率（）亦稱電流調(diào)整率，一般用百分號表示，也有用mV表示。它是衡量開關(guān)電源在負載電流發(fā)生變化時，使輸出電壓保持恒定的一種能力。測量負載調(diào)整率的方法是將輸入電壓調(diào)至標稱值，分別測出開關(guān)電源在滿載與空載時的輸出電壓值U1、U2，再帶入下式計算負載調(diào)整率。3.輸出電壓精度輸出電壓精度亦稱準確度，它主要受開關(guān)電源的電壓調(diào)整率、負載調(diào)整率、內(nèi)部基準電壓的溫度漂移量（溫漂）、誤差放大器的溫漂、取樣電阻的精度及溫度系數(shù)的影響。輸出電壓調(diào)整率的測試測量電壓調(diào)整率的方法是開關(guān)電源接輸入接上交流調(diào)壓器，輸出接上額定負載。首先測出在標稱輸入電壓時的輸出電壓值Uo，然后連續(xù)調(diào)節(jié)輸入電壓，使之從規(guī)定的最小值一直變化到最大值，記下輸出電壓與標稱值的最大偏差ΔUo。實際測試接線圖如REF_Ref447789641\h圖68所示。圖STYLEREF1\s6SEQ圖\*ARABIC\s18開關(guān)電源測試實際接線圖測得UO為5.41V，ΔUO為0.03V，帶人公式計算的電壓調(diào)整率為0.55%負載調(diào)整率的測試測試負載調(diào)整率的電路和測試電壓調(diào)整率的電路相同，只需把輸出換上大負載，使其滿載。測的接近滿載是輸出的電壓為5.31V，空載時輸出的電壓為5.41V，得出負載調(diào)整率約為1.85%。輸出電壓紋波參數(shù)測試由于所測量的紋波中含有的高頻分量，所以必須使用特殊的測量技術(shù)，才能獲得正確的測量結(jié)果。為了測出紋波尖峰中的所有高頻諧波，一般要用20MHz帶寬的示波器。其次在進行紋波測量時，必須非常注意，防止將錯誤信號引入測試設(shè)備中。測量時必須去掉探頭地線夾，因為在一個高頻輻射場中，地線夾會像一個天線一樣接受噪音，干擾測量結(jié)果。用帶有接地環(huán)的探頭，采用靠測法來消除干擾。主要元器件的介紹TinySwitch-Ⅲ系列開關(guān)IC介紹TinySwitch-III集成了一個700V的功率MOSFET、振蕩器、高壓開關(guān)電流源、電流限流(用戶可選)及熱關(guān)斷電路。IC產(chǎn)品系列采用開/關(guān)控制方式，提供一個靈活的設(shè)計方案，并且實現(xiàn)更低的系統(tǒng)成本及更大的輸出功率范圍。引腳功能描述TinySwitch-III系列芯片引腳圖如REF_Ref447800994\h圖71所示。圖STYLEREF1\s7SEQ圖\*ARABIC\s11開關(guān)芯片引腳圖1.漏極（D）引腳：功率MOSFET的漏極連接點。在開啟及穩(wěn)態(tài)工作時提供內(nèi)部操作電流。2.旁路/多功能(BP/M)引腳:這一引腳的多項功能如下。一個外部旁路電容連接到這個引腳，用于生成內(nèi)部5.85V的供電電源。作為外部限流點設(shè)定，根據(jù)所使用電容的數(shù)值選擇電流限流值。使用數(shù)值為0.1μF的電容會工作在標準的電流限流值上。對于TNY275-280，使用數(shù)值為1μF的電容會將電流限流值降低到相鄰更小型號的標準電流限流值。使用數(shù)值為10μF的電容會將電流限流值增加到相鄰更大型號的標準電流限流值。它還提供了關(guān)斷功能。在輸入掉電時，當流入旁路引腳的電流超過ISD時關(guān)斷器件，直到BP/M電壓下降到4.9V之下。還可將一個穩(wěn)壓管從BP/M引腳連接到偏置繞組供電端實現(xiàn)輸出過壓保護。3.使能/欠壓(EN/UV)引腳：此引腳具備兩項功能：輸入使能信號和輸入線電壓欠壓檢測。在正常工作時，通過此引腳可以控制功率MOSFET的開關(guān)。當從此引腳拉出的電流大于某個閾值電流時，MOSFET將被關(guān)斷。當此引腳拉出的電流小于某個閾值電流時，MOSFET將被重新開啟。對閾值電流的調(diào)制可以防止群脈沖現(xiàn)象的發(fā)生。閾值電流值在75μA到115μA之間。在EN/UV引腳和DC電壓間連接一個外部電阻可以用來檢測輸入電壓的欠壓情況。如果沒有外部電阻連接到此引腳，TinySwitch-III可檢測出這一情況并禁止輸入電壓欠壓保護功能。4.源極(S)引腳：內(nèi)部連接到MOSFET的源極，用于高壓功率的返回節(jié)點及控制電路的參考點。TinySwitch-Ⅲ主要功能描述TinySwitch-III在一個器件上集成了一個高壓功率MOSFET開關(guān)及一個電源控制器。與通常的PWM(脈寬調(diào)制)控制器不同，它使用簡單的開/關(guān)控制方式來穩(wěn)定輸出電壓。這個控制器包括了一個振蕩器、使能電路（感測及邏輯）、流限狀態(tài)調(diào)節(jié)器、5.85V穩(wěn)壓器、旁路/多功能引腳欠壓及過壓電路、電流限流選擇電路、過熱保護、電流限流電路，前沿消隱電路及一個700V的功率MOSFET管。此外，TinySwitch-III還增加了欠壓檢測、自動重啟動、自動調(diào)整的開關(guān)周期導(dǎo)通時間延長及頻率抖動功能。REF_Ref447801244\h圖72顯示了具備以上重要特性的功能結(jié)構(gòu)圖。1.振蕩器典型的振蕩器平均頻率設(shè)置在132kHz的水平。振蕩器可生成兩個信號：最大占空比信號(DCMAX)及顯示每個周期開始的時鐘信號。振蕩器電路可導(dǎo)入少量的頻率抖動，通常為8kHz峰峰值用來降低EMI。頻率抖動的調(diào)制速率設(shè)置在1kHz的水平，目的是降低平均及準峰值的EMI，并給予優(yōu)化。測量頻率抖動時應(yīng)把示波器觸發(fā)設(shè)定在漏極電壓波形的下降沿來測量。2.輸入使能和流限狀態(tài)調(diào)節(jié)器EN/UV引腳的輸入使能電路包括了一個輸出設(shè)置在1.2V的低阻抗源極跟隨器。流經(jīng)此源極跟隨器的電流被限定為115μA。當流出此引腳的電流超過了閾值電流，在此使能電路的輸出端會產(chǎn)生一個低邏輯電平（禁止），直到流出此引腳的電流低于閾值電流。在每個周期起始時,對應(yīng)時鐘信號的上升沿對這一使能電路輸出進行采樣。如果高，功率MOSFET會在那個周期導(dǎo)通（啟用），否則功率MOSFET將仍處于關(guān)閉狀態(tài)（禁止）。由于取樣僅在每個周期的開始時進行，此周期中隨后產(chǎn)生的EN/UV引腳電壓或電流的變化對MOSFET狀態(tài)都不構(gòu)成影響。在輕載狀態(tài)下，當TinySwitch-III開關(guān)頻率有可能進入音頻范圍內(nèi)時，流限狀態(tài)調(diào)節(jié)器以非連續(xù)方式降低流限。較低的電流限流值使開關(guān)頻率保持在音頻范圍之上，降低變壓器的磁通密度從而減輕了音頻噪音。狀態(tài)調(diào)節(jié)器監(jiān)測使能的開關(guān)序列以確定負載情況，并以非連續(xù)方式相應(yīng)地調(diào)節(jié)流限。在大多數(shù)工作條件下（除接近空載時），在開關(guān)周期被禁止時低阻抗源極跟隨器會保持EN/UV引腳不會過多低于1.2V，這改善了連接到此引腳的光耦器的