基于TOPSwitchⅡ的开关电源设计

Oˉ220封装形式,而TOP221～ TOP224 则有TOˉ220和DIPˉ8 ,SMDˉ8 三种封装形式,如图3 所示。考虑到DIPˉ8 和SMDˉ8 的散热情况,采用这2 种封装形式的器件输出功率要适当降低。

TOPSwitch Ⅱ应用于反激式功率变换电路

在开关电源电路中,基本类型有5 种:单端反激式、单端正激式、推挽式、半桥式和全桥式。对于100 W 以下的开关电源,多采用单端反激式变换器,反激式功率变换电路中的变压器,除了起隔离作用之外,还具有储能的功能。反激式功率变换电路结构比较简单,输出电压不受输入电压的限制,亦可提供多路电压输出。TOPSwitch Ⅱ系列应用于单端反激式变换器,典型用法如图4 所示。

在图4 中, ( a) 将偏置线圈通过限流电阻直接作为TOPSwitch Ⅱ控制极的输入; (b) 在(a) 的基础上增加了稳压管,是( a) 的增强型; ( c) 中输出电压通过光耦作用于TOPSwitch Ⅱ控制极,在输出电压反馈精度上有所提高;(d) 在(c) 基础上增加了精密基准TL431 ,使得输出稳压精度和负载调整率都能获得较高的精度。4 种变换电路的效果如表1 所示。

应用实例

图5 为输入电压为85～265 V ,输出为15 V 的反激式开关电源实际电路。其采用图4 中(d) 的反馈电路形式。

交流电压经整流桥V 2 整流和C2 滤波后,产生的高压直流电压加至变压器一端,变压器另一端与TOP224 的漏极相连。R9 , C8 和V 3 为缓冲吸收电路,用以吸收TOP224在关断过程中由于变压器漏感引起的电压尖峰过冲。

偏置线圈经V 7 和C2 整流滤波后产生TOP224 所需的偏置电压; C6 能够滤除TOP224 内部MOSFET 栅极充电电流的峰值,确定重新启动的频率, 并与R1 , R2 一起补偿控制回路。

TL P431 并联稳压器内部包含2. 5 V 带隙基准电压、

运算放大器和驱动器,作次级基准误差放大器用。调节RP1可对输出电压实现微调。当输出电压受某种原因发生波动时,通过TL431 等器件组成的反馈电路,改变流过光耦PC817 的发光二极管的电流,从而改变流入TOP224 控制极的电流,调整TOP224 内部MOSFET 的输出占空比,使输出电压重新稳压。

结　语

采用TOPSwitch Ⅱ器件的开关电源与采用分立的MOSFET 功率开关及PWM 集成控制器的开关电源相比,具有以下特点:

(1) 成本低廉

TOPSwitch Ⅱ采用CMOS 工艺制作,并在芯片中集成了尽可能多的功能,故与传统的功率开关电路相比,偏置电流显著降低;开关电源所需的功能集成于芯片中后,外部的电流传感电阻和初始启动偏压电流的电路均可除去,可大量减少元器件,使产品的成本和体积均大大减少;

(2) 电源设计简化

TOPSwitch Ⅱ器件集成了PWM 控制器和高压MOSFET ,只需外接一个电容就能实现补偿、旁路、启动和自动重启功能;

(3) 功能完善的保护

TOPSwitch Ⅱ具有自动重启和逐周电流限制功能,可对功率变压器初级和次级电路的故障进行保护;其还具有过热保护和过流保护功能,可在电路过载时有效地保护电源。