TOPSwitch单片开关电源的原理与应用

2TOPSwitch的工作原理

TOPSwitch的管脚排列如图1所示。它有三种封装形式。其中，TO－220封装有3个引脚。

DIP－8封装及SMD－8封装各有8个引脚，但均可简化成3个。这3个管脚分别为控制端C，源极S，漏极D。控制端有4个作用：

　　S利用控制电流IC的大小来调节占空比D；

　　S为芯片提供正常工作所需的偏流；

S决定自动重启动的频率；

S对控制回路进行补偿。

TOPSwitch－Ⅱ的内部框图如图2所示。主要包括10部分：

　　S控制电压源（由控制电压UC向并联调整器和门驱动级提供偏压，而控制端电流IC则能调节占空比）；

　　S带隙基准电压源（给内部提供各种基准电压）；

　　S振荡器（产生锯齿波（SAW）、最大占空比信号（Dmax）和时钟信号（CLOCK））；

　　S并联调整器／误差放大器；

　　S脉宽调制器（通过改变控制端电流IC的大小，连续调节脉冲占空比，实现脉宽调制并能滤掉开关噪声电压）；

　　S门驱动级和输出级（内含耐压为700V的功率开关管MOSFET）；

　　S过流保护电路（利用MOSFET的漏－源通态电阻RDS（ON）来检测过电流，当ID过大时令MOSFET关断，起到过流保护作用）；

　　S过热保护及上电复位电路（当芯片结温Tj>135℃，关断输出级）；

　　S关断／自动重启动电路（当调节失控时，立即使芯片在低占空比下工作。倘若故障已排除，就自动重新启动电源恢复正常工作）；

　　S高压电流源（提供偏流用）。

　　TOPSwitch－Ⅱ的工作原理是利用反馈电流IC来调节占空比D，达到稳压目的。举例说明，当输出电压UO↑时，经过光耦反馈电路使得IC↑→D↓→UO↓,最终使UO不变。

3单片开关电源的典型应用

3.1由TOP202Y构成的7.5V，15W开关电源

7.5V，15W开关电源电路如图3所示。其交流输入电压范围Ui=85V～265V,AC，输入电网频率f=47Hz～440Hz，电压调整率SV=±0.5％,负载调整率SI=±1％，电源效率达80％，输出纹波电压的最大值为±50mV。该电源采用带稳压管（VDZ2）的光耦反馈工作方式。电路中共使用两片集成电路，IC1为TOP202Y型单片开关电源，IC2是日本产NEC2501－H型线性光耦合器。FU为3A/250V保险管。C6与L2构成交流输入端的电磁干扰（EMI）滤波器。C6能滤除由初级脉动电流产生的串模干扰，L2可抑制初级绕组中产生的共模干扰。C7和C8为安全电容，能滤除由初、次级绕组之间耦合电容所产生的共模干扰。宽范围电压输入时，85V～265V交流电经过整流器BR、C1整流滤波后，获得直流输入电压Ui。由VDZ1和VD1构成的漏极钳位保护电路可将由高频变压器漏感产生的尖峰电压钳位到安全值以下，并能减小振铃电压。VDZ1选用P6KE150型瞬态电压抑制器（TVS），其钳位电压为150V，钳位时间仅1ns，峰值功率是5W。VD1需采用UF4005型1A/600V的超快恢复二极管（FRD），其反向恢复时间trr=30ns。