单片开关电源系统设计 第6页

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第三章 TOPSwitch-GX系列单片开关电源的应用
TOPSwitch-GX系列IC面向更广阔的更高功率的市场.它是TOPSwitch系列的扩展,功率可达250W.它将一个高电压功率MOSFET,PWM控制,故障保护和其他控制电路集成到一块CMOS芯片上,有5～250W的14个型号.它的内置功能有:为保护启动时最小过调量和更低元件压力的软启动模式;为降低EMI采用的频率抖动;更宽的占空比减少了输入电容;零负载调整能力;低备用功耗,高轻负载效率;灵敏的热关断以保证自动故障恢复;所有的关键参数都可调至很高的精确度,易于系统设计和成本优化.另外.TOPSwitch-GX系列还有用户可配置的管脚,用于线路感测,外部设置电流限制,以及在两个开关频率(130kHz和65kHz)间的选择.线路感测脚为无毛刺的电压开/关进行欠压检测,为防止线路浪涌而进行过压保护.线路检测还提供前反馈以降低高输入电压时的输出纹波.高电压MOSFET的电流限制可通过外部电流限制引脚精确的减少.TOPSwitch-GX系列还结合了EcoSmart技术,减少电源在备用和无负载时的功耗.这些功能包括远程开/关,轻载时可自动降低频率.
第一节 TOPSwitch-GX的性能特点
TOPSwitch-GX采用了EcoSmart集成电路技术,把高压功率MOSFET,PWM控制器,故障保护电路及其他控制电路集成到单个CMOS芯片中,从而方便了设计,提高了设计的灵活性.该系列产品除具备TOPSwitch-GX系列的全部优点之外,还将最大输出功率从75W扩展到250W,适合构成大、中功率的高效率、隔离似开关电源。
TOPSwitch-GX采用TOPSwitch相同的布局，有效地把高压功率MOSFET器件、PWM控制、故障保护和提他控制电路集成到单个CMOS上。为了降低系统成本和改善设计灵活性、环境温度和功率，TOPSwitch-GX在TOPSwitch 系列基础上增加了许多新功能，TOP242～TOP249属于TOPSwitch-G系列产品。按封装形式，TOPSwitch-GX分为三中类型：Ｙ型：采用单列直插式SMD-8B封装。Ｙ型封装需外加散热器，Ｐ／Ｇ型封装可借助印刷板上公共的区域来代替散热器，将Ｓ极焊接在敷铜板上。
将开关频率提高到132KHz，这有助于减小高频变压器及整个开关电源的体积。当开关电源的负载很轻时，能自动将开关频率从132KHz降低到30KHz（半频模式下则由66KHz降至15KHz），可降低开关损耗，进一步提高电源效率。
采用了被称做ECOSMART的节能新技术，显著降低了在远程通／断模式下芯片的功耗，当输入交流电压为230V时，芯片的功耗仅为160mW。

１，主要功能及优点
TOPSwitch-GX系列新增的主要功能及优点如下：
 更宽的输出功率范围，最大可达290W
 可减少外围器件的损耗
 在极低压或过压时能实现完全软启动，进一步减小了器件在启动时的电压、电流应力
 外部可编程精确地设定限制电流，减小了变压器铁芯体积，提高了电源效率
 更大的占空比，能提供更大的输出功率并减小了输入电容
 在Ｙ、Ｒ、Ｆ型封装中将电压检测管脚与限流管脚分开封装，提高了设计的灵活性
 欠压保护，不会造成误关断
 过压保护，可限制浪涌电流
 采用线电压前馈，减小了低压时的输出电压纹波，限制了高压时的最大占空比（Ｄmax）
 有±３％的频率抖动，减小了电磁干扰（EMI），并降低了EMI滤波器的损耗
 空载、轻载时可降低工作频率，使输出电路无需加假负载，从而显著地减小了能量损耗
 高达132KHz的工作频率，减小了变压器和电源的体积
 在视频应用时可选择半频66KHz运行模式（只限与Ｙ、Ｒ、Ｆ型封装）
 温度范围更宽的滞后热关断，允许电源在高温下输出更大的功率，并有效的防止装置过热。
TOPSwitch-GX系列产品的这些优点使其可广泛的应用于手提电脑、PDA、集线器、交换器、路由器、台式电脑、小型服务器、机顶盒、数码电视、打印机、DVD播放器、UPS、电视游戏机和音频放大器等装置中。

２，产品分类
根据封装形式和最大连续输出功率的不同，TOPSwitch-GX 系列可分为三大类，共１４种型号，详见表。。。。型号中的后缀Ｐ、Ｇ、Ｙ可分别表示DIP-8B、SMD-8B、TO-220-7C封装。采用TO-220-7C封装的TOPSwitch-GX有辣个引出端，它们分别是控制端Ｃ、线路检测端Ｌ、极限电流设定端Ｘ、源极Ｓ、开关频率选择端Ｆ和漏极Ｄ。

TOPSwitch-GX的产品分类及最大连续输出功率Pom
产品型号 固定交流输入(110/115/230V±15%) 宽范围交流输入(58-265V)
 封闭式电源模块 敞开式电源 封闭式电源模块 敞开式电源
TOP242P/G 9W 15W 6.5W 10W
TOP242Y 10W 22W 7W 14W
TOP243P/G 13W 25W 9W 15W
TOP243Y 20W 45W 15W 30W
TOP244P/G 16W 30W 11W 20W
TOP244Y 30W 65W 20W 45W
TOP245Y 40W 85W 26W 60W
TOP246Y 60W 125W 40W 90W
TOP247Y 85W 165W 55W 125W
TOP248Y 105W 205W 70W 155W
TOP249Y 120W 250W 80W 180W
利用线路检测端Ｌ可实现以下四种功能：
过压（OV）保护；
欠压（UV）保护；
电压前馈（当电网电压过低时用来降低最大占空比）；
远程通／断（ON/OFF）和同步。
 图3-1 TOPSwitch-GX内部电路及引脚功能
3 TOPSwitch-GX的内部电路
采用Ｙ型封装的TOPSwitch-GX开关系列产品，其内部框图如图3-1所示，电路主要由18个部分组成；
2. 控制电压源；
3. 带隙基准电压源；
4. 频率抖动振荡器；
5. 并联调整器／误差放大器；
6. 脉宽调制器（含PWM比较器和触发器）；
7. 过流保护电路；
8. 门驱动级和输出级；
9. 具有滞后特性懂得过热保护电路；
10. 关断／自动重启动电路；
11. 高压电流源；
12. 软启动电路；
13. 欠压比较器；
14. 电流极限比较器；
15. 线路比较器；
16. 线路检测端和极限电流设定端的内部电路；
17. 轻载时自动降低开关频率的电路；
18. 停止逻辑；
19. 开启电压为1V的电压比较器；

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