在电源设计中,开关电源的开关频率较高,占空比低,其效率较高。开关频率越高,效率越高,但也伴随着开关损耗大的缺点。本文采用2SP0115T2A0-06芯片设计了一款开关电源。
该芯片在输入电压范围为0~5V时,具有较低的压摆率(VT/W)和较低的纹波电压(VRMS),在输入电压范围为0~5V时,其输出电压纹波电压为±3%。该芯片由2个分立元件组成,其中2个分立元件采用8脚 BCD封装。
SP0115T2A0-06芯片的功能
SP0115T2A0-06芯片由两个分立元件组成,其中1个分立元件为4脚 BCD封装,另外2个分立元件为8脚 BCD封装,其主要功能如下:
(1)压摆率控制
(2)纹波电压控制
(3)功率因数控制
(4)内部保护
开关电源设计
本设计的开关电源采用半桥拓扑结构,如图2所示。半桥拓扑结构的优点是:能输出大电流;开关管电压应力小;开关频率高,占空比低。其缺点是:控制复杂、电路复杂、成本高;工作频率低,占空比小。
为使开关电源的输出电压纹波尽可能小,提高开关频率,本设计采用了2SP0115T2A0-06芯片。
2SP0115T2A0-06芯片采用3V/2A的输出电流,并具有较低的输出压摆率(VT/W)和较低的纹波电压(VRMS),它是一种高性能的功率开关管,其内部有一个可调电阻R13,该电阻可调,从而实现了电源的全负载范围内输出电压纹波电压在±3%以内的要求。
开关电源主要技术参数如表1所示。
电路工作原理
2SP0115T2A0-06内部集成了控制电路、功率放大电路及高频变压器。该芯片的特点是,在输入电压较低时,功率管的导通时间很短,使得输出电压纹波小;而在输入电压较高时,功率管的导通时间很长,使得输出电压纹波增大。同时2SP0115T2A0-06采用了4个光耦进行隔离和保护。
当电路工作在连续模式时,2SP0115T2A0-06内部的功率管导通时间较长,使得输出电压纹波变大;当电路工作在断续模式时,输出电压纹波变小。
PCB图设计
1、芯片引脚
2、电感
3、电容
4、滤波电感
5、输入滤波电容
7、开关管
8、变压器和整流桥等开关电源器件
9、 LED指示灯及按键等控制元件
10、其他元件:风扇,压敏电阻,电感等。
测试结果
在设计中,常将输出电压纹波与输入电压纹波进行比较。若纹波较小,则说明电路中的电容、电感和二极管等元件的参数选择得当。反之,若纹波较大,则说明电路中的元器件选择不当或参数选择不合适。因此,在实际生产过程中,常常利用测量波形来分析电路性能和元件参数的优劣。
在2SP0115T2A0-06芯片的输出电压纹波中,当输出电压超过1V时,其纹波电压变化为±3%。
在实际生产过程中,需要根据电源的需求和实际情况来决定电源输入电压范围。
一般情况下,开关频率越高,开关损耗就越大。因此在实际生产过程中,开关频率不宜太高。