開關電源電路設計

1、8.1 開關電源電路設計 8.1.1 基于TOPSwitch-GX的六端單片開關電源電路 1. TOPSwitch- GX的主要技術性能與特點的主要技術性能與特點 TOPSwitch-GX系列是Power Integrations（PI）公司生產的第四代單片開關電源集成電路，有TOP242PTOP244P、TOP242GTOP244G、TOP242RTOP250R、TOP242YTOP250Y、TOP242FTOP250F多種型號，是PI公司的主流產品之一。開關頻率為132kHz，輸出功率從9W290W。可以通過控制進入低功耗/喚醒模式，當輸入交流電壓是230V時，在遠程關斷模式芯片的功耗僅為

2、160mW。 2. TOPSwitch- GX的引腳功能與封裝形式的引腳功能與封裝形式 TOPSwitch-GX系列產品采用Y封裝TO-220-7C，F(xiàn)封裝TO-262-7C、R封裝TO-263-7C、P封裝DIP-8B（P）和G封裝SMD-8B（G），引腳封裝形式如圖8.1.1所示，引腳端功能如下： （a）TO-220-7C封裝 （b）TO-262/263-7C封裝 （c）DIP-8B /SMD-8B封裝圖8.1.1 TOPSwitch- GX系列產品引腳封裝形式 引腳端D(DRAIN)為高電壓功率MOSFET漏極輸出； 引腳端S(SOURCE)為高電壓功率MOSFET源極，初級控制電路公共

3、端和參考點； 引腳端C(CONTROL)為誤差放大器和反饋電流輸入端，對占空因數(shù)進行控制；引腳端L(LINE-SENSE)(僅Y、R或者F封裝有此引腳端)為線路檢測端，用于過電壓（OV）保護、欠電壓（UV）保護、線路前饋、遠程導通關斷（ON/OFF）和同步，連接到S引腳端，所有在這個引腳端的功能不使能； 引腳端X(EXTERNAL CURRENT LIMIT) (僅Y、R或者F封裝有此引腳端)用于外部電流限制調節(jié)、遠程導通關斷（ON/OFF）和同步，連接到S引腳端，所有在這個引腳端的功能不使能； 引腳端M(MULTI-FUNCTION)(僅P或者G封裝有此引腳端)組合在Y封裝中的L和X引腳端的

4、功能，用于過電壓（OV）保護、欠電壓（UV）保護、外部電流限制調節(jié)、線路前饋、遠程導通關斷（ON/OFF）和同步，連接到S引腳端，所有在這個引腳端的功能不使能； 引腳端F(FREQUENCY)(僅Y、R或者F封裝有此引腳端)用來選擇開關頻率，連接這個引腳端到S引腳端，開關頻率為132kHz，連接這個引腳端到C引腳端，開關頻率為66kHz；對于P和G封裝，開關頻率在芯片內部設置為132kHz。3. TOPSwitch-GX的內部結構與工作原理的內部結構與工作原理TOPSwitch-GX系列產品采用Y、R和F封裝的內部方框圖如圖8.1.2所示（采用P、G封裝的內部方框圖略有不同），芯片內部包含有線

5、路檢測（LINE SENSE）、低功耗模式自動重啟動電路（SHUTDOWN/AUTO-RESTART）、PWM比較器（PWM COMPARATOR）、門驅動級和輸出級（CONTROLLED TURN-ON GATE DRIVER）、限流比較器（CURRENT LIMIT COMPARATOR）、欠電壓比較器（INTERNAL UV COMPARATOR）、內部電源（INTERNAL SUPPLY）、軟啟動電路（SOFT START）、并聯(lián)調節(jié)器誤差放大器（SHUNT REGULATOR /ERROR AMPLIFIER+）、具有滯后特性的過熱保護電路（HYSTERETIC THERMAL SH

6、UTDOWN）、限流調節(jié)（CURRENT LIMIT ADJUST）、軟啟動（SOFT START）、輕負載頻率自動降低電路（LIGHT LOAD FREQUENCY REDUCTION）、波形振蕩器（OSCILLATOR WITH JITTER）、停止邏輯（STOP LOGIC）等電路。 TOPSwitch-GX具有輕負載頻率自動降低電路，開關頻率及占空比能隨輸出端負載的降低而自動減小。當負載很輕時，占空比可低于10，同時開關頻率也減少到最小值。當開關頻率為132kHz時，頻率最小值為30kHz，在半頻模式下開關頻率為132kHz/266kHz，此時頻率最小值為15kHz。 TOPSwitc

7、h-GX具有內部限流和外部限流設置功能，可通過改變線路檢測端流入（或流出）電流Ix的大小及方向，來控制開關電源通、斷狀態(tài)。 4. TOPSwitch- GX的應用電路的應用電路 TOPSwitch- GX系列產品的應用電路的典型結構如圖8.1.3所示，電路設計可利用Power Integrations（PI）公司提供的電源設計軟件“PI ExpertTM”完成，該軟件是Power Integrations（PI）公司免費提供的（）。TOPSwitch-GX系列產品輸出功率如表8.1.1所示。 采用TOP249構成的輸入電壓為250380VDC，輸出功率為250W(48V5.2A)，效率為84%的開關電源電路如圖8.1.4所示。 采用TOP246的多路輸出開關電源電路如圖8.1.5所示，輸出功率為45W（連續(xù)）/60W（峰值）輸出電壓為：3.3V 5%、5V5%、12V7%、18V7%、30V8%。（a）典型應用