三、高效率开关电源设计实例
开关电源的效率要素
稳压的效率不如不稳压的； 隔离的不如不隔离的； 宽电压范围不如窄电压范围。
设计实例
1. 应用常规控制芯片的实现方法； 2. 准谐振反激式开关电源的实现方法； 3. LLC半桥谐振变换器设计； 4. 自然零电压开关变换器与直流母线变换 器的实现； 5. 有源箝位变换器的设计实例
0.38 0.555
频率
（kHz）
390 227 309 406 415
开通损 导通损 耗（mW）耗
（mW）
135 1115
88
365
110 766
111 798
108 461
关断损 耗
（mW）
170
787
214
221
367
总损耗
（mW）
1420 1240 1090 1130 936
MOSFET大幅度降额的问题
主回路
控制电路
主电路板的元件排布图
主电路板顶层PCB图
主电路板底层PCB图
控制电路电路板图
磁性元件设计
功率因数校正电感设计 功率变压器设计 输出滤波电感设计
功率因数校正电感设计
选择金属粉环：epcos的77930 - A7
电感量：L = 490 μH
功率变压器设计
变压器结构
变压器参数
实现高效率的要点： 利用TOP Swtch的漏源极低寄生电容的特 点大幅度降低TOP Swtch的应用电流来获 得比较高的电源效率。 利用肖特基二极管的低导通电压和大幅度 电流降额使用可以降低导通电压的特点降 低输出整流器的损耗，提高整个电路的效 率。
70W反激式开关电源电路
评估电路外观
评估电路电路板图片
输出整流器效率的在本设计实例中，为了降低输出整流器的 导通损耗而采用肖特基二极管；
采用了大幅度电流降额使用，输出电流为 3.6A却用了两只20A/100V的肖特基二极管 ，使得电流降额达90%！ 这样肖特基二极管的导通电压将从约0.7V 降低到0.4V。
70W反激式开关电源电路电路板图
变压器设计
变压器的相关参数
变压器绕组结构
变压器次级绕组采用铜箔绕制
测试结果 （输入电压与效率的关系）
测试结果 （输出功率与效率的关系）
测试结果 （待机损耗与输入电压的关系）
测试结果 （电源电压调整率）
测试结果 （负载电流调整率）
过电流保护与输入电压的关系
功率
WWWW
很显然，应用输出功率250W的TOP250实现70W的电 源，几乎降额到约28%使用，这样就可以大幅度降低导 通损耗。
开关管降额使用的意义
电流断续型反激式开关电源在220V输入电压等 级时70W输出功率大概需要2.3A的开关管电流 。 在占空比为0.4的条件下，2.3A峰值电流对应的 有效值电流为0.84A； 在100℃结温下，TOP249的导通电阻为2.15Ω； 对应的导通损耗为1.52W，如果不降额使用，将 采用TOP245，在100℃结温导通电阻为6.45Ω； 对应的导通损耗为4.55W。 显然，通过开关管的降额使用可以使导通损耗降
磁芯在电路板的安装尺寸
输出滤波电感设计
输出滤波电感绕组结构
输出滤波电感参数
效率分析
效率分析
损耗分析
损耗分析
知识回顾
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Review
3. 应用TDA16888实现双管箝位 正激式开关电源的设计实例
设计实例
应用infineon的TDA16888是功率因数校正 与单端正激变换器二合一的控制IC。 可以方便的构成的具有功率因数校正功能 的双管箝位的双管正激开关电源。
评估板照片
电路特点
通过功率因数校正，将开关电源的输入功 率因数校正到接近于1。同时得到整流输出 电压得到与稳定，有利于DC/DC变换器的 工作状态； DC/DC变换器部分采用双管箝位变换器； 5V输出采用同步整流技术可以有效提高电 源效率； 由于DC/DC变换器的输入电压基本稳定， 同步整流器可以采用电路简单，成本低廉 的自供电同步整流驱动电路。
MOSFET大幅度降额的问题
输入电压35~75V输出5V/6A的DC/DC变换器 开关管的损耗
器件
IRFR2 20 IRF64 0NS IRF63 4S DPA4 24 DPA4 25
导通电 最大占 阻（Ω） 空比
（%）
0.60 0.367
0.18 0.508
0.45 0.438
0.75 0.558
（一）应用常规控制芯片实现高效 率开关电源
采用无源无损耗缓冲电路的UC3842应 用电路
应用TOP Switch的高效率开关电源
1. 应用普通的控制芯片UC3842的 设计实例
采用无源无损耗缓冲电路的UC3842应用电路
采用无源无损耗缓冲电路的UC3842应用电路板图
2. 应用TOP Switch的高效率开关电源
很明显，采用MOSFET从5.2A的IRF220提 升到18A的IRF640，导通电阻从0.8Ω降低 到0.18Ω。在IRF640降低开关频率下的开 通损耗降低67mW，导通损耗降低约 650mW，但是开关损耗却增加了700mW ，总损耗仅降低14%。
由此可见，当开关频率比较高时，低寄生 电容的TOP Switch大幅度降额使用比 MOSFET更具有意义
电路图
高效率的获得
TOP Swtch的降额应用。 按Power int公司给出的TOP Swtch的规格与输出电压 的关系。
型号 TOP TOP TOP TOP TOP TOP TOP TOP 242 243 244 245 246 247 248 249
输出 22W 45W 65W 85W 125 165 205 250