TOPSwitch單片開關電源的原理與應用

2TOPSwitch的工作原理

TOPSwitch的管腳排列如圖1所示。它有三種封裝形式。其中，TO－220封裝有3個引腳。

DIP－8封裝及SMD－8封裝各有8個引腳，但均可簡化成3個。這3個管腳分別為控制端C，源極S，漏極D?？刂贫擞?個作用：

　　S利用控制電流IC的大小來調節(jié)占空比D；

　　S為芯片提供正常工作所需的偏流；

S決定自動重啟動的頻率；

S對控制回路進行補償。

TOPSwitch－Ⅱ的內部框圖如圖2所示。主要包括10部分：

　　S控制電壓源（由控制電壓UC向并聯(lián)調整器和門驅動級提供偏壓，而控制端電流IC則能調節(jié)占空比）；

　　S帶隙基準電壓源（給內部提供各種基準電壓）；

　　S振蕩器（產生鋸齒波（SAW）、最大占空比信號（Dmax）和時鐘信號（CLOCK））；

　　S并聯(lián)調整器／誤差放大器；

　　S脈寬調制器（通過改變控制端電流IC的大小，連續(xù)調節(jié)脈沖占空比，實現(xiàn)脈寬調制并能濾掉開關噪聲電壓）；

　　S門驅動級和輸出級（內含耐壓為700V的功率開關管MOSFET）；

　　S過流保護電路（利用MOSFET的漏－源通態(tài)電阻RDS（ON）來檢測過電流，當ID過大時令MOSFET關斷，起到過流保護作用）；

　　S過熱保護及上電復位電路（當芯片結溫Tj>135℃，關斷輸出級）；

　　S關斷／自動重啟動電路（當調節(jié)失控時，立即使芯片在低占空比下工作。倘若故障已排除，就自動重新啟動電源恢復正常工作）；

　　S高壓電流源（提供偏流用）。

　　TOPSwitch－Ⅱ的工作原理是利用反饋電流IC來調節(jié)占空比D，達到穩(wěn)壓目的。舉例說明，當輸出電壓UO↑時，經過光耦反饋電路使得IC↑→D↓→UO↓,最終使UO不變。

3單片開關電源的典型應用

3.1由TOP202Y構成的7.5V，15W開關電源

7.5V，15W開關電源電路如圖3所示。其交流輸入電壓范圍Ui=85V～265V,AC，輸入電網頻率f=47Hz～440Hz，電壓調整率SV=±0.5％,負載調整率SI=±1％，電源效率達80％，輸出紋波電壓的最大值為±50mV。該電源采用帶穩(wěn)壓管（VDZ2）的光耦反饋工作方式。電路中共使用兩片集成電路，IC1為TOP202Y型單片開關電源，IC2是日本產NEC2501－H型線性光耦合器。FU為3A/250V保險管。C6與L2構成交流輸入端的電磁干擾（EMI）濾波器。C6能濾除由初級脈動電流產生的串模干擾，L2可抑制初級繞組中產生的共模干擾。C7和C8為安全電容，能濾除由初、次級繞組之間耦合電容所產生的共模干擾。寬范圍電壓輸入時，85V～265V交流電經過整流器BR、C1整流濾波后，獲得直流輸入電壓Ui。由VDZ1和VD1構成的漏極鉗位保護電路可將由高頻變壓器漏感產生的尖峰電壓鉗位到安全值以下，并能減小振鈴電壓。VDZ1選用P6KE150型瞬態(tài)電壓抑制器（TVS），其鉗位電壓為150V，鉗位時間僅1ns，峰值功率是5W。VD1需采用UF4005型1A/600V的超快恢復二極管（FRD），其反向恢復時間trr=30ns。