PI Expert 是一个
自动化的图形用户界面
(
GUI)程序,通过接收用户输入的电源规格参数,自动生成基于 PI 系列 IC 设计的电源方
案。
PI Expert 提供了构建和测试工作原型所需的一切信息,其中包括输入电路、器件选择、器
件特性利用、箝位电路以及反馈电路在内的完整示意图和
BOM。PI Expert 还提供完整的磁特
性设计,也可生成用于机械装配的详细绕制说明。
PI Expert 的最新版本为 V9.0。
运用
PI Expert 设计开关电源有以下几个步骤:
第一步:用设计向导新建一个设计。在向导中我们需要分别选择开关电源的拓扑结构,
开关芯片、开关频率、外壳、反馈类型、输入电压类型,输出参数和优化参数。
第二步:选择主输出绕组的匝数范围和磁芯选择范围,之后点击完成设计便可生成一
个初步的开关电源电路图和设计参数列表。
第三步:补充参数。在
PI Expert 窗口左侧的“设计树试图”中补充设置一些未设置过的
参数,如主输出电压,输出绕组叠加方式,
EMI 滤波结构等,设置完毕后点击“开始优化”
即可完成。
第四步:手动调整。由于软件根据自身的算法计算元器件的值,所以存在非标或不常用
的问题,这会给物料采购带来麻烦,这时候需要在合理的范围内调整器件的值。
设计完成后,
PI Expert 自动生成电路图、设计结果表单、电路板布局、材料清单和变压器
构造示意图,非常方便。
4.设计实例
本文基于
PI Expert 设计了一款两路输出(+5V/250mA,+12V/1A)的反激式开关电源,
其输入电压为通用宽电压
85~265V。此电源采用 PI 公司 TinySwitch-III 系列产品中的
TNY280PN 作为开关芯片,高频变压器使用 EE19 磁芯,具有输出过载和短路保护功能。
4.1 电路设计
PI Expert 会根据用户输入的规格参数自动生成电路原理图,其中,较为关键的参数有:
(
1)输出叠加方式:因为交流叠加式可提供较佳的交叉稳压和工作效率,故输出绕组
采用交流叠加的方式进行互连。
(
2)反馈类型:为了得到较佳的稳压效果,此处选择使用 TL431 作为反馈,并使用
偏置绕组进一步减少开关电源的空载功耗。反馈电路的选择直接决定着输出电压的稳压精度,
反馈电路一般有初级反馈和次级反馈,次级反馈又有次级稳压管和次级
TL431 两种电路形
式。使用齐纳二极管作为参考的次级侧反馈电路在温度变化时通常可提供约
±7%的输出调整
率,而带
TL-431 的次级侧反馈通常可为线电压和负载漂移提供优于±5%输出电压稳压精度
[2]。
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