开关电源电路图及原理设计 第7页

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自恢复容丝
    自恢复容丝（Resettable Fuse RF)。它是20世纪90年代问世的一种新型过流保护器件。传统的容丝属于一次性过流保护器，使用很不方便。美国硅谷的(Raychem)公司最近研制成功由聚合物(polymer)掺加导体而制成的自恢复容丝，圆满的解决了上述难题。它具有体积小，种类规格齐全，开关特性好，能自行恢复，反复使用，不需文修的特点。其中，PXE系列为圆形片，RUE系列为方形，miniSMD为小型化表面安装元件，SRP系列为片状。
    自恢复容丝具有开关特性，亦称聚合物开关(polyswitch)。内部由高分子晶状聚合物和导电链构成。由于聚合物能将导电链紧密的束缚在晶状结构上，因此常态下的电阻非常低，为零点几欧左右。当工作电流通过自恢复容丝时所产生的热量很小，不会改变聚合物内部的结构。当发生短路故障时，电流急剧增大，导电链产生的热量使聚合物从晶状胶体变成非晶状胶体，原本被束缚的导电链便自行分离断裂，元件的电阻就迅速增加几个数量级，呈开路状态，立即将电流切断，起到保护作用。而过电流故障被排除掉，元件又很快恢复成低阻状态。正是这种可持续转换模式，才使之能反复使用而无须更换。
  
自恢复容丝的电阻-温度特性如左图2-21所示，公分5个阶段。当温度较低时，其发热量与散热量达到动态平衡（阶段1）。即使电流有所上升或环境温度升高些，增加的热量仍可散发到空气中（阶段2）。但是，若电流进一步增大（阶段3），直至发热量大于散热量时（阶段4），自恢复容丝的温度就会迅速升高，很小的温           度变化量就会造成电阻急剧增大，从而阻挡住电流的通过，保护设备不受损坏。阶段5             图 3-21 电阻-温度特性
则属于禁用区。在过电流故障消除后的几秒钟之内，随着温度的降低，电阻值又迅速减小。需要指出，自恢复容丝也具有PTC特性，但与正温度系数的热敏电阻有着本质的区别。它属于高分子聚合物-导体，而PTC元件是由钛酸钡与稀土元素烧结而成的陶瓷材料；此外PTC元件在常温下的电阻值较大，不适合作容丝使用。
   九 软磁铁氧体磁心
软磁铁氧体磁心的特性
    磁性材料分为软磁材料、硬磁材料两种。经过磁化后很容易退磁的材料称为软磁材料，其矫顽力很小。硬磁材料如（磁钢、永磁合金）则不容易退磁。
    软磁铁氧体磁心是磁性材料中重要的一大类。其应用领域非常广泛，例如收音机中的磁棒、偏转线圈的磁环、录象机的磁头等等。
   软磁铁氧体磁心的品种繁多，形状各异，大致可分为以下三类。
   1.按形状分类：主要有螺纹磁心、环形磁心、罐形磁心、E形、U形、T形、日形、工字形、王字形磁心。此外，还有单孔和多孔磁心。
   2.按工作频率划分：有低频、中频、高频、甚高频磁心。
   3.按材料划分：MXO--锰锌铁氧体、NXO--镍锌铁氧体、NQ--镍铅铁氧体、NGO--镍锌高频铁氧体、GTO--甚高频铁氧体。
         型号 磁导率
u/:H/m 温度
T/℃           电阻率
/cm 磁通密度
Bs/mT 矫顽力
F/:A/m 频率
/MHz
MXO-2000 2000 150 1×10² 400 24 0.5
NXO-20 20 400 高 200 790 50
NQ-10 10 400 极高 180 2390 300
NGO-5 5 350 极高 60 3180 300
GT-16 16 200 极高 200 500 700
                     表3-5软磁铁氧体磁心典型产品的性能
    根据电阻率的差异，使用万用表R*1K档或R*10K档，很容易区分中频、高频、甚高频磁心。具体方法是先从被测磁心上找出两个相距大约为1cm的测试点A、B，然后测量这两点间的电阻值Rab。若 Rab在几百欧姆以下，既是中频铁氧体磁心； Rab为几十千欧姆至几百千欧姆，则是高频磁心； Rab为无穷大，就是甚高频磁心。
    近年来，一种被称为超微晶，(nanocrystalline,亦称纳米非晶)的新型软磁材料已经问世。超微晶磁心具有高磁导率、高矩形比、磁心损耗低、高温稳定性好等优点。
    单片开关电源的工作频率一般为几十千赫至几百千赫，可选MXO-2000型材料，这种磁心具有漏感小、磁偶合性好等优点。
第四章 TOPSwitch-GX系列的典型应用

 TOPSwitch-GX系列是美国PI公司继TOPSwitch-FX之后新推出的第四代单片开关电源集成电路，并将其作为主流产品加以推广。
一 TOPSwitch-GX系列第四代单片开关电源的性能特点
TOPSwitch-GX系列包括：TOP242P-TOP244P.TOP242G-TOP244G.TOP242R-TOP250R.TOP242Y-TOP250Y.TOP242F-TOP250F.共33种型号。它们主要有以下特点：
①.该系列产品除具备TOPSwitch-FX系列的全部优点之外，还将最大输出功率从75W扩展到290W，适合构成大、中功率的高效率、隔离式开关电源。
②.采用TO-220-7C.TO-263-7C和TO-262-7C封装的TOP242-TOP250产品，新增加了线路检测端(L)和从外部设定极限电流端(X)这两个引脚，用来代替TOPSwitch-FX的多功能端(M)的全部控制功能，使用更加灵活、方便。
③.将开关电源频率提高到132kHz，这有助于减小高频变压器及整个开关电源的体积。
④.当开关电源的负载很轻时，能自动将开关频率从132kHz降低到30kHz（半频模式下则由66kHz降至15kHz），可降低开关损耗，进一步提高电源效率。
⑤.采用了被称作EcoSmart的节能新技术，显著降低了在远程通/断模式下芯片的功 耗，当输入交流电压是230V时，芯片功耗仅为160mW.
二 TOPSwitch-GX与TOPSwitch-Ⅱ的性能比较
   详见下表4-1
功能 TOPSwitch-Ⅱ TOPSwitch-GX 
TOPSwitch-GX的优点
软启动 
 无 
10ms  在启动时可减轻元器件的负担 
  在软启动时通过逐渐增加极限电流和占空比，进一步降低峰值电压和电流
最大占空比  67% 78%  占空比调节范围更宽
输入过压 欠压检测及保护电路  无 可通过电阻设定  保护电路更加完善
 在电源关断时能防止自动重启脉冲的干扰
开关频率 100KHz 132KHz  可提高效率，减小开关电源的体积
外部极限电流设定范围  无 
(30%～100%)Ilimt可编程  减小高频变压器的体积和重量
 可提高电源的效率
 便于实现恒功率输出
 允许使用输出功率较大的芯片，以降低芯片损耗，提高电源效率
电压前馈  无 有  减小电源纹波
 增加承受瞬态干扰和浪涌电压的能力
半频工作模式  无 66KHz  用作电视机 DVD 摄象机的备用电源后嗣，可降低开关电源产生的视频干扰
频率抖动      

无 ±4KHz(在132KHz时) ;±2KHz(在66KHz时) 
 可降低电磁干扰(EMI)
轻载时自动降低开关频率 
 无 降至30KHz或15KHz  可降低轻载和空载时的功耗
 空载时不需要假负载
远程通∕断控制 无 有  便于配微控制器进行遥控
表4-1 TOPSwitch-GX 与TOPSwitch-Ⅱ的性能比较

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