單片開關電源原理及應用

（7）過流保護電路

過流比較器的反相輸入端接閾值電壓ULIMIT，同相輸入端接MOSFET管的漏極。此外，芯片還具有初始輸入電流限制功能。剛通電時可將整流后的直流限制在0.6A或0.75A。

（8）過熱保護電路

當芯片結溫TJ>135℃時，過熱保護電路就輸出高電平，將觸發(fā)器Ⅱ置位，Q=1，Q=0，關斷輸出級。此時進入滯后調(diào)節(jié)模式，Uc端波形也變成幅度為4.7V～5.7V的鋸齒波。若要重新起動電路，需斷電后再接通電源開關；或者將控制端電壓降至3.3V以下，達到Uc(reset)值，再利用上電復位電路將觸發(fā)器Ⅱ置零，使MOSFET恢復正常工作。

（9）關斷/自起動電路

一旦調(diào)節(jié)失控，關斷/自動重起動電路立即使芯片在5％占空比下工作，同時切斷從外部流入C端的電流，Uc再次進入滯后調(diào)節(jié)模式。倘若故障己排除，Uc又回到并聯(lián)調(diào)節(jié)模式，自動重新起動電源恢復正常工作。自動重起動的頻率為1.2Hz。

圖1TOP開關內(nèi)部工作原理框圖

圖212V/30W小功率開關電源原理圖

（10）高壓電流源

在起動或滯后調(diào)節(jié)模式下，高壓電流源經(jīng)過電子開關S1給內(nèi)部電路提供偏置，并且對Ct進行充電。電源正常工作時S1改接內(nèi)部電源，將高壓電流源關斷。

當TOP開關起動操作時，在控制端環(huán)路振蕩電路的控制下，漏極端有電流流入芯片，提供開環(huán)輸入。該輸入通過旁路調(diào)整器、誤差放大器時，由控制端進行閉環(huán)調(diào)整，改變Ir，經(jīng)由PWM控制MOSFET的輸出占空比，最后達到動態(tài)平衡。

3TOP開關的典型應用

3.112V/30W小功率開關電源

12V/30W小功率開關電源原理圖如圖2所示。該電源特性是：簡單，直接可與220V交流電源連接，經(jīng)橋式整流電容濾波后產(chǎn)生300V直流高電壓起動開關電源工作。并且重量輕、體積小，接線簡單外圍元件少。

該電路特點是利用三極管Q1，二極管D8及電阻R5、R6組成過低壓保護電路，當輸入電壓降低到一定程度時，Q1導通，控制端C電位降低，TOP開關關閉，開關電源沒有輸出。

（1）輸入電路

電網(wǎng)交流220V輸入電壓經(jīng)橋式整流、電容濾波后產(chǎn)生300V直流高壓起動開關電源工作。

（2）電源變換器部分

在該電路中，T2為高頻變壓器，其中

N1為初級繞組（35T）

N2為反饋繞組（15T）

N3為次級隔離輸出繞組（7T）

開關電源工作后，反饋繞組N2經(jīng)整流、濾波、限流后送至TOP開關控制極C，以調(diào)整TOP開關內(nèi)部PWM占空比。當因某種原因如負載變輕引起輸出電壓升高時，N2電壓將升高，即流入TOP開關控制端C的電流增加。在振蕩電路的控制下，漏極端D有電流流入芯片，提供開環(huán)輸入，該輸入通過旁路調(diào)整器、誤差放大器，由控制端進行閉環(huán)調(diào)整，經(jīng)由PWM控制MOSFET的輸出占空比，使其占空比線性減小，從而使輸出電壓下降，最后達到動態(tài)平衡，保持輸出穩(wěn)定。電路中并接于初級繞組N1兩端的瞬態(tài)電壓抑制二極管D5、電容C4及快速二極管D6組成鉗位削峰電路。鉗制電感放電脈沖的最高電位，減少漏感抗引起的漏極端電壓畸變。在實際繞制高頻電源變壓器時，為了減小漏感的影響，可采用初級與次級相互交叉的繞制方法。同時，采用自我屏蔽作用較為良好的罐形磁芯，將線圈都用磁芯封在里邊。

（3）反饋控制回路

電容C6決定軟起動恢復時間，C6、R5、R4、C5、D7決定控制回路的零點。R4阻值過小，限流線性差，容易導致TOP開關損壞；過大則調(diào)整線性差。在實驗中取值為10kΩ

（4）輸出回路

N3、D10、C8、D11構成輸出回路。肖特基勢壘整流二極管D10對高頻變壓器次級的高頻方波電壓進行整流，經(jīng)低ESR值的電解電容濾波及雙向瞬態(tài)電壓抑制二極管D11削峰穩(wěn)壓后，提供給負載電路。R7既可改善電源本身的輸出阻抗，又能小幅度地調(diào)整輸出電壓的范圍，同時又可在電源空載時為電容C8提供放電回路。R7取值為430Ω。

圖3125V/25W精密開關電源原理圖

3.212.5V/25W精密開關電源

12.5V/25W精密開關電源原理圖如圖3所示。由TOP204構成隔離式＋12.5V、2A（25W）開關電源電路，該電源的特性為：當交流輸入電壓U從85V變化到265V時，電壓調(diào)整率為±0.2％；當負載電流從10％(0.2A)變化到100％(2A)時，負載調(diào)整率也達±0.2％，可與線性集成穩(wěn)壓電源相媲美。該電路的主要特點是利用一片TL431(IC3)與光電耦合器(IC2)構成外部誤差放大器。它再與片內(nèi)誤差放大器配合使用，對控制電流進行精細調(diào)整，從而大大提高了穩(wěn)壓性能。

4結語

由于TOP芯片內(nèi)部完全集成了SMPS的全部功能，所以利用它設計出的開關電源周期短，成本低，對于小功率電源，簡單，體積小，重量輕。隨著TOP開關系列的不斷發(fā)展與改進，其在開關電源及其它應用領域中必將有著更加燦爛的前景。