開關(guān)電源電路設(shè)計(jì)

1、8.1 開關(guān)電源電路設(shè)計(jì) 8.1.1 基于TOPSwitch-GX的六端單片開關(guān)電源電路 1. TOPSwitch- GX的主要技術(shù)性能與特點(diǎn)的主要技術(shù)性能與特點(diǎn) TOPSwitch-GX系列是Power Integrations（PI）公司生產(chǎn)的第四代單片開關(guān)電源集成電路，有TOP242PTOP244P、TOP242GTOP244G、TOP242RTOP250R、TOP242YTOP250Y、TOP242FTOP250F多種型號(hào)，是PI公司的主流產(chǎn)品之一。開關(guān)頻率為132kHz，輸出功率從9W290W?？梢酝ㄟ^控制進(jìn)入低功耗/喚醒模式，當(dāng)輸入交流電壓是230V時(shí)，在遠(yuǎn)程關(guān)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(chǎn)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(chǎn)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(jí)控制電路公共

3、端和參考點(diǎn)； 引腳端C(CONTROL)為誤差放大器和反饋電流輸入端，對(duì)占空因數(shù)進(jìn)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(hù)、欠電壓（UV）保護(hù)、線路前饋、遠(yuǎn)程導(dǎo)通關(guān)斷（ON/OFF）和同步，連接到S引腳端，所有在這個(gè)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(diào)節(jié)、遠(yuǎn)程導(dǎo)通關(guān)斷（ON/OFF）和同步，連接到S引腳端，所有在這個(gè)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(hù)、欠電壓（UV）保護(hù)、外部電流限制調(diào)節(jié)、線路前饋、遠(yuǎn)程導(dǎo)通關(guān)斷（ON/OFF）和同步，連接到S引腳端，所有在這個(gè)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(guān)頻率，連接這個(gè)引腳端到S引腳端，開關(guān)頻率為132kHz，連接這個(gè)引腳端到C引腳端，開關(guān)頻率為66kHz；對(duì)于P和G封裝，開關(guān)頻率在芯片內(nèi)部設(shè)置為132kHz。3. TOPSwitch-GX的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理TOPSwitch-GX系列產(chǎn)品采用Y、R和F封裝的內(nèi)部方框圖如圖8.1.2所示（采用P、G封裝的內(nèi)部方框圖略有不同），芯片內(nèi)部包含有線

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

6、UTDOWN）、限流調(diào)節(jié)（CURRENT LIMIT ADJUST）、軟啟動(dòng)（SOFT START）、輕負(fù)載頻率自動(dòng)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(fù)載頻率自動(dòng)降低電路，開關(guān)頻率及占空比能隨輸出端負(fù)載的降低而自動(dòng)減小。當(dāng)負(fù)載很輕時(shí)，占空比可低于10，同時(shí)開關(guān)頻率也減少到最小值。當(dāng)開關(guān)頻率為132kHz時(shí)，頻率最小值為30kHz，在半頻模式下開關(guān)頻率為132kHz/266kHz，此時(shí)頻率最小值為15kHz。 TOPSwitc

7、h-GX具有內(nèi)部限流和外部限流設(shè)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(guān)電源通、斷狀態(tài)。 4. TOPSwitch- GX的應(yīng)用電路的應(yīng)用電路 TOPSwitch- GX系列產(chǎn)品的應(yīng)用電路的典型結(jié)構(gòu)如圖8.1.3所示，電路設(shè)計(jì)可利用Power Integrations（PI）公司提供的電源設(shè)計(jì)軟件“PI ExpertTM”完成，該軟件是Power Integrations（PI）公司免費(fèi)提供的（）。TOPSwitch-GX系列產(chǎn)品輸出功率如表8.1.1所示。 采用TOP249構(gòu)成的輸入電壓為250380VDC，輸出功率為250W(48V5.2A)，效率為84%的開關(guān)電源電路如圖8.1.4所示。 采用TOP246的多路輸出開關(guān)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(yīng)用