TOP246-TOP249系列單片開(kāi)關(guān)電源應(yīng)用

1.高效率70W通用開(kāi)關(guān)電源模塊

TOPSwitch GX適合制作低成本、高效率、小尺寸、全密封式開(kāi)關(guān)電源模塊或電源適配器（adapter）。由TOP249Y構(gòu)成的密封式70W（19V，3.6A）通用開(kāi)關(guān)電源模塊，電路如圖1所示。當(dāng)環(huán)境溫度不超過(guò)40℃時(shí)，模塊的外形尺寸可減小到10.5mm×5.5mm×2.5mm。設(shè)計(jì)的交流輸入電壓范圍是85V～265V，這屬于全世界通用的電壓范圍。該電源能同時(shí)實(shí)現(xiàn)輸入欠壓保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、從外部設(shè)定極限電流、降低最大占空比等功能，其主要技術(shù)指標(biāo)為：

額定輸出功率PO=70W；

負(fù)載調(diào)整率SI=±4％；

電源效率η≥84％（當(dāng)交流輸入電壓U=85V時(shí)，滿載效率可達(dá)85％；當(dāng)U=230V時(shí)，電源效率高達(dá)90％）；

空載功率損耗0.52W（U=230V時(shí)）；

圖1高效率70W通用開(kāi)關(guān)電源模塊電路

輸出紋波電壓≤120mV（峰峰值）。該電源共使用3片集成電路：TOP249Y型6端單片開(kāi)關(guān)電源（IC1）；線性光耦合器PC817A（IC2）；可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器TL431（IC3）。電阻R9和R10用來(lái)從外部設(shè)定功率開(kāi)關(guān)管的漏極極限電流，使之略高于滿載或輸入欠壓時(shí)的漏極峰值電流ID(PK)。這就允許在電源起動(dòng)過(guò)程中或輸出負(fù)載不穩(wěn)定但未出現(xiàn)飽和的情況下，采用較小尺寸的高頻變壓器。當(dāng)輸入直流電壓過(guò)壓時(shí)。R9和R10還能自動(dòng)降低最大占空比DMAx，對(duì)最大負(fù)載功率加以限制。R11為欠壓或過(guò)壓檢測(cè)電阻，并能給線路提供電壓前饋，以減少開(kāi)關(guān)頻率的波動(dòng)。取R11=2MΩ時(shí)，僅當(dāng)直流輸入U(xiǎn)I電壓達(dá)到100V時(shí)，電源才能起動(dòng)。TOPSwitchGX的欠壓電流IUV=50μA，過(guò)壓電流IOV=225μA。有公式

UUV=IUV·R11（1）

UOV=IOV·R11(2）

將R11=2MΩ分別代入式（1）和式（2）中得到，UUV=100V（DC），UOV=450V（DC）。過(guò)壓時(shí)最大占空比DMAx隨流入X端的電流IX的增大而減小，當(dāng)IX從90μA增加到190μA時(shí)，最大占空比DMAx就從78％（對(duì)應(yīng)于UUV=100V）線性地降低到47％（對(duì)應(yīng)于375V）。在掉電后，欠壓檢測(cè)能在C1放電時(shí)減少輸出干擾，只要出現(xiàn)輸出調(diào)節(jié)失效或者輸入電壓低于40V的情況，都會(huì)使TOPSwitch GX關(guān)閉。當(dāng)開(kāi)關(guān)電源受到450V以上的沖擊電壓時(shí)，R11同樣可使TOP249關(guān)斷，避免元器件受到損壞。

由VDZ1和VD1構(gòu)成的漏極鉗位電路，能吸收在MOSFET關(guān)斷時(shí)由高頻變壓器初級(jí)漏感產(chǎn)生的尖峰電壓，保護(hù)MOSFET不受損壞。VDZ1采用鉗位電壓為200V的P6KE200型瞬態(tài)電壓抑制器，VD1選用UF4006型超快恢復(fù)二極管，其反向耐壓為800V。將電容C11和VDZ1并聯(lián)后，能減少鉗位損耗。選擇全頻工作方式時(shí)，開(kāi)關(guān)頻率設(shè)定為132kHz。為了減小次級(jí)繞組和輸出整流管的損耗，現(xiàn)將次級(jí)繞組分成兩路，每路單獨(dú)使用一只MBR20100型20A／100V的共陰極肖特基對(duì)管（VD2、VD3），然后并聯(lián)工作。輸出濾波電路由C2、C3、L1、C4和C14構(gòu)成?？蛰d時(shí)，TOP249Y能自動(dòng)降低開(kāi)關(guān)頻率，使得在交流230V輸入時(shí)電源損耗僅為520mW。TOP249Y具有頻率抖動(dòng)特性，這對(duì)降低電磁干擾很有幫助。只要合理地選擇安全電容C7和EMI濾波器（L2、L3、C6）的元件值，就能使開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的電磁輻射符合CISPR22（FCCB）/EN55022B國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。將C7的一端接UI的正極，能把TOP249Y的共模干擾減至最小。需要指出，C7和C6都稱作安全電容，區(qū)別只是C7接在高壓與地之間，能濾除初、次級(jí)耦合電容產(chǎn)生的共模干擾，在IEC950國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中稱之為“Y電容”。C6則接在交流電源進(jìn)線端，專門濾除電網(wǎng)線之間的差模干擾，被稱作“X電容”。