利用TOP Switch設(shè)計(jì)的開(kāi)關(guān)電源
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時(shí)間：2012-03-15
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
TOP Switch（Three Terminal Off－line PWM Switch）是PI（Power Integration）公司最先研制成功的三端隔離式脈寬調(diào)制單片開(kāi)關(guān)電源集成電路，其第一代產(chǎn)品以1994年問(wèn)世的TOP100/200系列為代表，第二代則是1997年推出的TOP－Ⅱ（221～227）系列，而新推出的TOP－GX系列（24X），除了功率繼續(xù)有所增大之外，更是在前兩代產(chǎn)品的基礎(chǔ)上增加了不少功能，故可以看作第三代產(chǎn)品。本文以其第一、二代產(chǎn)品為例，介紹其特點(diǎn)、原理及應(yīng)用。
2 TOP Switch集成芯片介紹
2.1 特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)
TOP Switch將MOSFET與整套PWM控制系統(tǒng)集成在一個(gè)單片集成器件內(nèi)，內(nèi)部包含了MOSFET、PWM發(fā)生器、驅(qū)動(dòng)電路、自動(dòng)偏置電路、保護(hù)電路、高壓?jiǎn)?dòng)電路和環(huán)路補(bǔ)償電路等。
由于它已經(jīng)將電路各個(gè)功能部分都集成在片子內(nèi)部，所以與常規(guī)的分立元件組成的電路相比，它有著以下明顯優(yōu)勢(shì)。
1)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率高。它只有三個(gè)輸出控制端，利用簡(jiǎn)單的外圍器件就可以完成一個(gè)開(kāi)關(guān)電源的控制功能，使電路結(jié)構(gòu)得以簡(jiǎn)化，體積減小，提高可靠性。并且把驅(qū)動(dòng)和開(kāi)關(guān)器件集成在一個(gè)片子內(nèi)部，有利于提高效率和功率密度。
2)TOP Switch內(nèi)部有一個(gè)高壓小容量的N－MOSFET輸出管，該管具有導(dǎo)通電阻小、導(dǎo)通速度可以控制等特點(diǎn)，因而可以減小開(kāi)關(guān)電壓變化率，進(jìn)而減小EMI。
3)片子內(nèi)部集成了脈沖前沿中斷檢測(cè)電路、輸入欠壓封鎖電路、輸出過(guò)壓保護(hù)電路、關(guān)機(jī)自動(dòng)恢復(fù)工作電路等保護(hù)電路，可以避免因各種故障引起的不良后果。
2.2 外部封裝和引腳功能
前兩代產(chǎn)品都采用圖1所示的TO－220或DIP/SMD－8的封裝形式。其中，后者可以根據(jù)引腳功能而簡(jiǎn)接成同TO－220封裝一樣的3個(gè)引腳的形式，即只有D（漏極）、S（源極）和C（控制極）
簡(jiǎn)接成同TO－220封裝一樣的3個(gè)引腳的形式，即只有D（漏極）、S（源極）和C（控制極）三個(gè)功能引腳。其中，1～3腳的S內(nèi)部相連，作為信號(hào)地，接旁路電容的負(fù)極。6～8腳的S在片子內(nèi)部也是相連的，是高壓返回端（HV RTN），即功率地。在布置電路時(shí)，應(yīng)該將他們安排在地線(xiàn)區(qū)域的不通位置上，這樣可以避免主電路的大電流流過(guò)功率地線(xiàn)時(shí)對(duì)控制端產(chǎn)生影響。
漏極引腳（Drain）：該引腳是輸出MOSFET的漏極連接端。漏－源擊穿
控制引腳（Control）：反饋電流和誤差放大器的輸入信號(hào)從該引腳輸入，從而可以實(shí)現(xiàn)占空比調(diào)節(jié)?？刂齐娏鱅c的大小與占空比D成反比。當(dāng)Ic從6.0mA減小到2.0mA時(shí)，D就從1.7％增至67％，比例數(shù)即為脈寬調(diào)制增益：
在正常使用中，C接到輸出反饋。控制電壓Vc的典型值為5.7V，極限值Vcm＝7.0V，控制端最大允許電流Icm＝100mA。
源極引腳（Source）：輸出MOSFET的源極連接端。開(kāi)關(guān)電源一次主電路的公共接地點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)。使用中，接主電路整流電源的負(fù)極。
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