基于PI Expert软件的反激式开关电源设计方案
PI工程师的电源设计
PI工程师的电源设计文章1. 反激式电源中的铁氧体磁放大器对于两个输出端都提供实际功率(5V 2A和12V 3A，两者都可实现± 5%调节)的双路输出反激式电源来说，当电压达到12V时会进入零负载状态，而无法在5%限度内进行调节。
线性稳压器是一个可实行的解决方案，但由于价格昂贵且会降低效率，仍不是理想的解决方案。
我们建议的解决方案是在12V输出端使用一个磁放大器，即便是反激式拓扑结构也可使用。
为了降低成本，建议使用铁氧体磁放大器。
然而，铁氧体磁放大器的控制电路与传统的矩形磁滞回线材料(高磁导率材料)的控制电路有所不用。
铁氧体的控制电路(D1和Q1)可吸收电流以便维持输出端供电。
该电路已经过全面测试。
变压器绕组设计为5V和13V输出。
该电路在实现12V输出± 5%调节的同时，甚至还可以达到低于1W的输入功率(5V 300 mW和12V零负载)。
文章2. 使用现有的消弧电路提供过流保护考虑一下5V 2A和12V 3A反激式电源。
该电源的关键规范之一便是当12V输出端达到空载或负载极轻时，对5V输出端提供过功率保护(OPP)。
这两个输出端都提出了± 5%的电压调节要求。
对于通常的解决方案来说，使用检测电阻会降低交叉稳压性能，并且保险丝的价格也不菲。
而现在已经有了用于过压保护(OVP)的消弧电路。
该电路能够同时满足OPP和稳压要求，使用部分消弧电路即可实现该功能。
从图2可以看出，R1和VR1形成了一个12V输出端有源假负载，这样可以在12V 输出端轻载时实现12V电压调节。
在5V输出端处于过载情况下时，5V输出端上的电压将会下降。
假负载会吸收大量电流。
R1上的电压下降可用来检测这一大量电流。
Q1导通并触发OPP电路。
文章3. 有源并联稳压器与假负载在线电压AC到低压DC的开关电源产品领域中，反激式是目前最流行的拓扑结构。
这其中的一个主要原因是其独有的成本效益，只需向变压器次级添加额外的绕组即可提供多路输出电压。
一款PI开关电源的设计
本文讨论，并 开关效率可达开发周期最简外围此被广泛 TOPSw 型开关电的脉宽调电压UO 降变。
其中3 电路设以TO 出＋15V/外围电路电路5部据各路输3.1输输入整流干扰和差PI 介绍了PI 一给出设计中注电源被称为高80%左右。
而长，成本高，电路、最佳性地应用在中小witch_GX 属源。
通过改变制器是一个降低时，经过，脉宽调制设计OPSwitch_GX 0.5A、－15V 进行，外围分[3]。
设供出功率之和，输入整流滤波滤波电路包括模干扰，其中 TOP-S 一种采单端反注意事项。
高效节能型电而通常开关电系统可靠性性能指标等优小功率电源中属于漏极开路变控制端电流电流反馈式的过光耦反馈电（PWM）采用X 中的TOP24V/0.5A、＋5电路可分为输供电条件为8，选择TOPSw 波电路设计括输入交流滤中C1为安规Sw 系列反激式开关电电源，因为内电源的设计使性差。
TOPSwi 优点，从而提中。
输出并且利用流IC 的大小的控制电路，电路使得IC 减用开关频率固图1 45Y 为例介绍5V/2A，总输输入整流滤波5V~220VAC(1witch 芯片，滤波、整流、规电容，是为列的单端电源IC 的工程内部电路工作使用控制电路itch 系列智能提高了电源的用电流来线性小，能连续调利用反馈电减小，占空比固定而占空比 设计的电路绍此类控制芯出功率25W。
波电路、钳位15%)，工频，可得到该型电容稳压三为了去除差模反激式开程设计方法，作在高频开关路与功率MOSF 能开关电源集的效率，降低性调节占空比节脉冲占空电流IC 来调节比增大，输出可调的调试方路原理图片的应用。
由于TOPSw 位保护电路、若不加说明型号芯片的各三部分。
交流干扰；L1为开关电源对IC 外围电关状态，自身FET 相分立的集成芯片具有低了成本，增比的AC/DC 电比，实现脉宽节占空比D,出电压随之升方式。
图1是使用T witch 集成度变压器、输明，以下设计各项参数。
PIExpert设计指导
力由直流输入电压、VBORB和漏感电压尖峰叠加而成，理论计算值将被给出。POWER
INTEGRATIONS 芯片的内置 Mosfet 耐压 700V，高于其他产品的 650V（600V），留下额
外安全裕量。Kp用于设置初级电流波形，反映电流连续（断续）的程度，一般在连续模式时Kpຫໍສະໝຸດ (K ) RP BB
为了展示 PIExpert 套件的强大功能，我们利用 PIXls 软件以 TOP-HX 电源芯片为例来说明开关电 源的设计流程。
步骤一：打开 PIXls，选择 TOP-HX 芯片并得到一份设计表单。表单初始由用户定义输入 输出规格，灰色区域允许用户手动输入。损耗因子系数 Z 和整流桥导通时间 tC 可以采用默 认值。在初始设计时，效率可以估算，但样机完成后需将实测效率输入来调整设计。
输入磁芯尺寸选择或Auto。 输入Auto后，PIXls将根据输出功率估算所需最小的磁芯 尺寸，而不会出现过热或磁芯饱和现象。
在此处可以输入自 定义磁芯参数
此单元格用于指定初级绕组的层数 和次级圈数
输入总的挡墙宽度 的一半值（典型值 为3.2），对于三 层绝缘设计输入零
计算得出的NBSB符合 磁通密度限制
PIExpert 设计指导
开关电源的设计是一件复杂而耗费精力的事情。电源变换器涉及电、磁、控制多个领域，着手设 计一个开关电源，需要对这些领域有一定的理解；在设计过程中，调整电源某一点性能和参数 时，有意无意就会影响到另一点的性能和参数，因此也造成很多工程师苦恼于反复地计算和试验 之中。 POWER INTEGRATIONS 公司作为集成功率转换领域的领导者，一直以减轻客户端工作量，加快 产品开发流程为己任，其推出强大的开关电源设计套件 PIExpert，将电源设计以非常简练的方式 呈现给用户。PIExpert 套件所含 Expert 软件，允许用户在不关注电源内部工作原理的情况下，通 过输入外部所需参数，即可得到一套电源设计方案。这对于初步接触开关电源的工程师来说，电 源设计也将变得不再可怕。 PIExpert 套件中另一功能强大的软件是 PIXls，开关电源中各项重要参数均以表单形式列出，用 户可以清楚地了解电源的工作状态。在对每一处参数进行修改时，PIXls 将自动关联调整其他参 数，给出整体优化的方案，这样将大大减轻反复计算迭代的负担。PIXls 针对不当设计还将给出 报警及提示，便于用户找到问题所在并采取修改措施。 PIExpert 套件含有软件 Transformer Designer，将 Expert 或 PIXls 的电源方案导入 Transformer Designer 中，得到变压器的绕制文档，从而加速变压器的生产过程。
基于一种PI Expert的反激式开关电源设计方案
基于一种PI Expert的反激式开关电源设计方案
1.引言
近年来，开关电源的发展非常迅速。
相对于线性电源，开关电源有着体积小、重量轻、效率高、抗干扰强、输出电压范围宽和便于模块化等优点。
开关电源分为隔离和非隔离两种形式，而隔离式又有正激和反激两种拓扑结构。
一般在中小功率电源场合，反激式开关电源往往最具性价比，因此被广泛应用于家电、工业控制、通讯、LED照明等领域。
但设计一款具有高性价比的开关电源并非易事，需要设计人员具备丰富的理论知识和实践经验。
按照传统的手工设计方法，开关电源需要计算的参数变量非常多，工作量较大。
为配合用户进行开关电源的设计，Power Integrations公司推出了PI Expert电源设计软件，大大地减轻了设计人员的工作量。
该软件简单易用，灵活方便，是一种高效的开关电源设计工具。
2.反激式开关电源的基本原理
所谓反激式开关电源，是指当变压器的初级线圈正好被直流电压激励时，变压器的次级线圈没有向负载提供功率输出，而仅在变压器初级线圈的激励电压被关断后才向负载提供功率输出，这种变压器开关电源称为反激式开关电源。
反激式开关电源中的变压器起着储能元件的作用，可以看作是一对互相耦合的电感。
在实际应用中，反激变换器又经常被设计成不连续导通模式(DCM模式)和连续导通模式(CCM模式)，以便根据具体的使用情况实现开关电源的最佳性能。
反激式开关电源一般由电源整流滤波电路，开关芯片，高频变压器，漏极箝位电路，反馈电路和输出滤波电路组成。
PI反激式电源设计
• 非连续模式。
步骤 9 – 基于AC输入电压、VO、PO以及使用AN-29选择曲 线所得到的效率选定TOPSwitch-GX
• 利用AN-29中的TOPSwitch-GX选择曲线选取最小的 TOPSwitch-GX。
• 当KP ≤ 1.0，KP ≡ KRP，连续模式 (见图9)。
其中IR为初级纹波电流，而IP 为初级峰值电流。
• 当KP ≥ 1.0，KP ≡ KDP，非连续模式 (见图10)。
• 在连续模式设计当中， 宽电压输入时设定KP = 0.4 230 VAC单电压或115 VAC倍压整流时取值0.6。
• 在非连续模式设计当中，设定KP = 1.0。 • KP值必须在表5所规定的范围之内。
AN-32
• 当且仅当利用限流点降低的特性在芯片外部设定限流 时，在TOPSwitch-GX设计中也可使用RCD（电阻／电 容／二极管）箝位，此时限流点为输入电压之间的函数。 与稳压管箝位相比，在轻载情况下使用RCD箝位的设计 通常其效率较低。此外，必须十分注意RCD箝位电路的 设计。在负载范围内由于其固有的箝位电压的改变，如 果设计不当，RCD箝位可能无法保护TOPSwitch-GX，特 别是在开机以及输出过载的情况下。
63-125
BVCEO
70 V 70 V 70 V 70 V 55 V 35 V 35 V 80 V 70 V 60 V
70 V 70 V 35 V 60 V 70 V 70 V 35 V 35 V 30 V 30 V 30 V
70 V
生产商
Sharp Sharp Vishay, Isocom Vishay, Isocom Vishay, Isocom Vishay, Isocom Liteon Liteon Liteon Cosmo
反激式开关电源设计方法
反激式开关电源设计方法1.工作原理反激式开关电源是一种将线性变压器替换为变压器型电感器的开关电源。
它的工作原理是通过开关管周期性的打开和关闭，将直流电源的电能经过变压器转化为需要的输出电压。
当开关管打开时，电流从电源流入变压器进行储能；当开关管关闭时，储存在变压器中的电能会通过二次侧电容器得以释放，并输出到负载上。
2.主要组成部分(1)输入滤波电路：用来消除电源输入端的干扰信号，保证稳定的输入电压。
(2)整流电路：将交流输入电压转化为直流电压，常采用整流桥整流。
(3)激励电路：用来控制开关管的导通和关闭，以实现变压器的能量转移。
(4)变压器：用来完成电能的变换和隔离，将输入端的电能转换为所需的输出电能。
(5)输出电路：包括输出电容和输出滤波电路，用来滤除开关产生的高频脉冲，以得到稳定的输出电压。
3.设计要点在进行反激式开关电源设计时(1)确定输出电压和电流需求：根据实际应用需求，确定所需的输出电压和电流，并根据负载特性选择合适的功率等级。
(2)选择合适的开关管和变压器：根据负载需求和电路参数，选择合适的开关管和变压器，以保证输出电压和效率的要求。
(3)控制开关频率和占空比：根据负载要求和电路特性，选择合适的开关频率和占空比，以保证输出电压的稳定性和整体效果。
(4)进行热设计和保护措施：由于开关管会产生较高的温度，需要进行合理的热设计，同时添加保护电路，如过流保护、过温保护等，以保证电路的安全性和可靠性。
(5)进行EMC设计和测试：由于开关电源会产生较大的电磁干扰，需要进行EMC设计和测试，以满足相关的国际标准要求。
总结：反激式开关电源是一种常用的电源设计方案，其设计方法包括确定输出需求、选择合适的器件、控制开关频率和占空比、进行热设计和保护措施，以及进行EMC设计和测试。
通过合理的设计和选择，可以实现高效率、小型化的电源方案，满足各种电子设备的需求。
反激式开关电源设计与测试步骤(精)
初次设计反激电源式电源步骤准备在初次设计电源之前，应确保电源所采用的印刷电路板符合Power Integrations器件数据手册中指定的布局指南。
如果在实验用面包板或原始样板上搭建设计的电路，会引入很多寄生元件，这样会影响电源的正常工作。
而且，许多实验用面包板都无法承载开关电源所产生的电流水平，并可能因而受损。
此外，在这些电路板上非常难以控制爬电距离和电气间隙。
所需设备在本课程中，您将用到以下设备：1.一个隔离式交流电源供应器或一个自耦变压器2.一个瓦特表3.至少四个数字万用表，其中两个具有高精度电流量程4.一个带有高压探针的示波器5.一个电流探针6. 还有您的实际负载第1章：术语本课中将频繁使用的两个术语是“稳压”和“自动重启动”。
当电源处于稳压状态时，控制器持续接收反馈，所有输出电压均保持稳定不变，并处于指定的容差限值内。
自动重启动是Power Integrations器件中内置的一种保护模式。
处于稳压状态的输出自动重启动在工作期间，如果所消耗的功率大于电源所能提供的功率限值，或者在启动后，电源的输出电压在指定的时间内不能达到稳压，Power Integrations器件将进入自动重启动保护模式。
这种设计通过限制电源在故障情况下提供的平均功率，可防止元件受损。
有关特定的自动重启动导通时间，请参见相关的Power Integrations器件数据手册。
在测试期间，如果发现电源性能与本课程中所描述的情况不符，或者表现出任何异常特征，请停止测试程序，并参照其他PI大学故障诊断课程中的内容排查问题，或者联系当地PI代表解决问题。
第2章：设计信息现在就可以开始测试了。
下面，我们将以使用TinySwitch -PK器件的RD-1151参考设计电路板为例进行讲解。
该电源用于DVD播放器，可提供7.5 W的连续输出功率，峰值功率为13 W。
连续输出功率分为四路输出，它们包括：3.3 V，500 mA5 V，500 mA正12 V，250 mA负12 V，30 mA第3章：目测设计之前，应先目测检查电路板，确保所有极性组件都已正确插装。
开关电源设计笔记-几分钟搞定一款LED电源设计
开关电源设计笔记:几分钟搞定一款LED电源设计
PI Expert 是PI 公司推出的一款用于单片开关电源的计算机辅助设计软件，也称为PI Expert 专家系统，目前的版本是9.0。
它能根据设计人员的要求，在输入了一系列技术指标以后，自动生成电路拓扑、设计结果、材料清单、PCB
布局、变压器参数和结构等。
在1-5 分钟内，就可以完成一款单片开关电源的
设计工作。
目前支持的单片IC 有以下六大类：
TOPSwitch-GX PeakSwitch TinySwitch-II TinySwitch-III DPA-Switch LinkSwitch-II
PI Expert Suite 9.0 : 新版软件现在增加了对其LinkSwitch-PL 和LinkSwitch- PH LED 驱动器IC 以及近期推出的TinySwitch-4 离线式开关IC 产品系列的设计支持。
V9.0 还附带一款增强的电路原理图处理工具，借助这个工具，设计师
可将自动生成的电路原理布局图所创建的最终BOM 上传至选定、可满足设计
需求的领先分销商。
这款软件是完全免费的，下载地址：
powerint/zh-hans/design-support/pi-expert-design-software
软件下载后，工具-首选项-语言改为简体中文即可，可以进行汉化出了，下
载前要先注册，但注册很方便，几分钟就搞定。
下面是我设计一款功率为20W 的输出LED 驱动电源设计过程：
第一步：选择电路形式（反激）选择芯片，选择LinkSwitch-PL，看下图:
第二步：先择输出电源类型，这里选AC195-265V。
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基于PI Expert软件的反激式开关电源设计方案
1.引言
近年来，开关电源的发展非常迅速。
相对于线性电源，开关电源有着体积小、重量轻、效率高、抗干扰强、输出电压范围宽和便于模块化等优点。
开关电源分为隔离和非隔离两种形式，而隔离式又有正激和反激两种拓扑结构。
一般在中小功率电源场合，反激式开关电源往往最具性价比，因此被广泛应用于家电、工业控制、通讯、LED照明等领域。
但设计一款具有高性价比的开关电源并非易事，需要设计人员具备丰富的理论知识和实践经验。
按照传统的手工设计方法，开关电源需要计算的参数变量非常多，工作量较大。
为配合用户进行开关电源的设计，Power Integrations公司推出了PI Expert电源设计软件，大大地减轻了设计人员的工作量。
该软件简单易用，灵活方便，是一种高效的开关电源设计工具。
2.反激式开关电源的基本原理
所谓反激式开关电源，是指当变压器的初级线圈正好被直流电压激励时，变压器的次级线圈没有向负载提供功率输出，而仅在变压器初级线圈的激励电压被关断后才向负载提供功率输出，这种变压器开关电源称为反激式开关电源。
反激式开关电源中的变压器起着储能元件的作用，可以看作是一对互相耦合的电感。
在实际应用中，反激变换器又经常被设计成不连续导通模式(DCM模式)和连续导通模式(CCM模式)，以便根据具体的使用情况实现开关电源的最佳性能。
反激式开关电源一般由电源整流滤波电路，开关芯片，高频变压器，漏极箝位电路，反馈电路和输出滤波电路组成。