TOPSwitch GX系列第四代单片开关电源的原理分析

的关系如图3所示。

图3开关频率和占空比与控制端电流的关系曲线

(a)fIC关系曲线(b)DIC关系曲线

表2TOPSwitchGX与TOPSwitchFX的性能比较

进一步分析可知，开关损耗是由片内功率开关管MOSFET的电容损耗和开关交叠损耗这两部分构成的。这里讲的电容损耗亦称CV2f损耗，它是指储存在MOSFET输出电容和高频变压器分布电容上的电能，要在每个开关周期开始时被泄放掉而产生的损耗。交叠损耗则是由于MOSFET存在开关时间而产生的。在MOSFET的通／断过程中，有效的电压和电流同时加到MOSFET上的时间很短，而MOSFET的开关交叠时间较长，这势必造成功率损耗。单片开关电源内部加有很小的米勒（Miller）电容，使得MOSFET的开关速度更快，其交叠损耗仅为分立开关电源的1/10左右，可忽略不计。但是，由TOPSwitchGX构成的开关电源在额定输出功率下，MOSFET的电容损耗仍占总功耗的7％左右，这是不容忽视的问题。特别当开关电源的负载很轻时，电容损耗在总功耗中所占份额还会进一步增加。因此，轻载时令TOPSwitchGX处于低频开关状态，这对于降低MOSFET的电容损耗至关重要。

3.2内部极限电流与外部可编程极限电流

TOPSwitchGX的漏极极限电流，既可由内部设定，亦可从外部设定。这是它与TOPSwitch并虻牧硪幌灾区别。其内部自保护极限电流ILIMIT的最小值、典型值和最大值见表3，测试条件为芯片结温TJ=25℃。ILIMIT会随环境温度的升高而增大。TOPSwitchGX在每个开关周期内都要检测MOSFET漏苍醇导通电阻RDS(ON)上的漏极峰值电流ID(PK)。当ID(PK)>ILIMIT时，过流比较器就输出高电平，依次经过触发器、主控门和驱动级，将MOSFET关断，起到过流保护作用。将TOPSwitchGX与TOPSwitch并蚪行比较后不难发现，TOPSwitchGX的极限电流容许偏差要小得多。例如TOP223P/Y的容差为1.00±0.1A，相对偏差达(±0.1/1.00)×100％=±10％。而TOP244P/G的容差为1.00±0.07A，相对偏差减小到(±0.07/1.00)×100％=±7％。这表明，用TOP244P/G代替TOP223P/Y来设计开关电源时，由于TOP244P/G不需要留出过多的极限电流余量并且它把最大占空比提高到78％（TOPSwitch并蚪鑫67％），因此在相同的输入功率／输出电压条件下，TOPSwitchGX要比同类TOPSwitch并虻氖涑龉β矢叱10％～15％，并且还能降低外围元件的成本。

为方便用户使用，也可从外部通过改变极限电流设定端（X）的流出电流IX（用负值表示，单位是μA），来设定极限电流I′LIMIT值。I′LIMIT的设定范围是（30％

～100％）·ILIMIT。

表3内部自保护极限电流值