PD，η， Po 关系曲线 - 基于TopswitchⅡ芯片开关电源理论设计与仿真

　　3.1 PD，η， Po 关系曲线

　　宽范围输入的交流电压为85~ 265 V， 在这种条件下，TOP221~ TOP227 系列单片开关电源的P D，η，Po 关系曲线如下，见图3、图4。

　　图3 宽范围输入且输出为5 V 时PD ，η， Po 关系曲线。

　　图4 宽范围输入且输出为12 V 时PD，η， Po 关系曲线。

　　注意，这里假定交流输入电压最小值umin= 85 V，最高输入电压umax = 265 V.途中的横坐标代表输出功率，而15 条虚线均为芯片功耗的等值线。

　　首先确定适用的曲线图，例如，当u= 85~ 265 V，Uo= + 5 V 时，应该选择图3; 当u= 220 V（ 即230 V-230 V× 4.3% ），Uo= + 12 V 时，就应该选择图4; 然后在横坐标上找出欲设计的功率输出点P o ; 从输出功率点垂直向上移动，知道选中合适芯片所指的那条曲线。如果不适用，可以继续向上查找另一条实线； 然后从等值线（ 虚线） 上读出芯片的功耗PD，进而还可以求出芯片的结温（ Tj ） 以确定散热片的大小。

　　例如，设计输出5 V， 30 W 的通用开关电源时，就要选择图3.因为通用开关电源输入交流电压范围85~ 265 V.首先从横坐标上找到Po = 30 W 的输出功率点，然后垂直上移，与T OP224 的实线相交于一点，由纵坐标上查出该点的η= 71.2%，最后从经过这点的那条等值线上，查得PD = 2.5 W.这表明，选择TOP224 就能输出30 W 功率，并且预期的电源效率为71.2%，芯片功耗为2.5 W.如果觉得指标效率偏低，还可以继续往上查TOP225 的实线。同理，选择TOP225 也能输出30 W 的功率，而预期的电源效率可以提高到75%，芯片功耗可以降低1.7 W.然后根据所得到的PD 值，还可以进而完成散热片设计。

　　3.2 等效输出功率的修正

　　PD ，η， Po 关系曲线均对交流输入电压的最小值进行了限制，umin = 85 V.如果交流输入电压最小值不符合上述的要求，就会直接影响芯片的正确选择。此时必须从实际的交流输入电压u？ min最小值对应的功率P‘o 折算成umin为规定值时的等效功率Po，才能使用上面的图。功率修正的方法如下： 选择使用的特性曲线，然后根据已知的u’min值查出折算系数K;将P ‘o折算成umin为规定值时的等效功率Po，表达公式P o=P’o / K;然后从图3、图4 中选用适当的关系曲线。

　　图5 宽范围输入时K 与u‘min 的关系。

　　例如设计12 V， 35 W 的通用开关电源，已知umin= 90% × 115 V = 103.5 V.从图5中查出K =1.15.将P ’o = 3.5 W， K = 1.15带入P o= P ‘o / K 中，计算出Po= 30.4 W; 再根据Po 的值，从图4 中查出选择的最佳型号是T OP224 芯片，此时η = 81.6%，PD= 2 W.如果选择了T OP223， 则η 降到73.5%，PD 增加到5 W， 显然不合适。如果选择T OP225 型，就会造成资源浪费，因为它比TOP224 的价格要高一些，而且适合输出40~ 60 W 的更大的功率。