TOPSwitchFX系列单片开关电源的原理与应用

开关电源在最小占空比(Dmin=1.5％)之下所提供的输出功率，仍然超过负载上的功耗，TOPSwitchFX就采用跳过周期的工作方式进一步降低输出功率，来提高轻载电压的稳定性。根据负载变化情况，开关电源能在正常工作和跳过周期方式二者之间自动转换，而无须其他控制。如不需要跳过周期，可在电源输出端接上最小负载RLmin，使D>Dmin=1.5％。

2.4内部极限电流与外部可编程极限电流

TOPSwitchFX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值见表1。TOPSwitchFX在每个开关周期内都要检测MOSFET漏－源极导通电阻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。为方便用户使用，也可从外部通过改变多功能端的流出电流IM（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（40％～100％）·ILIMIT。令KI=I′LIMIT/ILIMIT,KI表示极限电流的衰减因数，它与IM的关系曲线如图2所示。使用时只需在MS极之间接一只极限电流设定电阻RIL，通过改变RIL的阻值来调节IM的大小，即可从外部设定I′LIMIT值。以TOP233Y为例，其ILIMIT=1.00A(典型值)。当RIL=25kΩ时,I′LIMIT=40％·ILIMIT=0.4A。当RIL=6.7kΩ时,I′LIMIT=100％ILIMIT=1.0A。显然，每改变一次RIL的阻值，就重新设定一次I′LIMIT值，这就是“可编程”的真正含义。

表1内部自保护极限电流值

通过控制流入（或流出）多功能端的电流IM，就能接通或关断TOPSwitchFX。这样很容易用几种不同方式来遥控TOPSwitchFX。例如将通／断信号（ON/OFF）经过晶体管或光耦合器加到MS极之间，即可起动或关断开关电源。这种遥控方式不仅损耗小、电路成本低，而且能省掉机械开关，并可利用微处理器控制导通与关断脉冲。在喷墨打印机和激光打印机中常采用这种控制方法。

用ON激活方式控制开关电源通/断的电路如图3所示。通/断控制信号（ON/OFF）通过NPN型晶体管VT接M端，亦可用光耦合器或手动开关来代替晶体管。当ON/OFF=1（高电平）时，VT导通，M端呈低电位。此时UC>UM，控制端就有电流经内部电路流入M端且不会出现欠压或过压状态（即IUV3TOPSwitchFX的典型应用

3.1多路输出的35W机顶盒开关电源

机顶盒是互交式电视（ITV）的关键技术，利用它可提供数字广播电视、视频与音乐点播、卡拉OK、三维游戏、高速上网、在线购物、语音提示等功能强大的宽带多媒体服务。具有五路输出的35W机顶盒开关电源电路如图4所示。这五路电压分别为：UO1（＋30V、100mA）,UO2（＋18V、550mA）,UO3（＋5V、2.5A）,UO4(＋3.3V、3A),UO5(－5V、100mA)。其中，＋5V和＋3.3V作为主输出，其余各路均为辅输出。当交流输入电压UI=220VAC±15％时，总输出功率达38.5W；若采用宽范围电压输入（UI=85～265VAC），总输出功率就降成25W。该电源采用3片IC：TOP233Y（IC1）；线性光耦合器LTV817A（IC2）；可调式精密并联稳压器TL431C（IC3）。为减小高频变压器体积和增强磁场耦合程度，次级绕组采用了堆叠式绕法。由R4和C14构成的吸收电路可降低射频噪声对电视机等视频设备的干扰。必要时还可将开关频率选择端（F）改接控制端（C），选择半频方式以进一步降低电视机对视频噪声的敏感程度。

图1TOPSwitchFX的内部框图

图2KI与IM的关系曲线

图3控制开关电源通/断电路

图4多路输出的35W机顶盒开关电源电路

图5由MCU控制的TOPSwitchFZ单片开关电源

R6、R7和R8为比例反馈电阻，使5V和3.3V电源按照一定的比例进行反馈，这两路输出的负载调整率均可达±5％。R9和C16构成TL431C的频率补偿网络。C17为软起动电容，取C17=22μF时可增加4ms的软起动时间，再加上本身已有10ms的软起动时间，总共为14ms。其余各路输出未加反馈，输出电压均由高频变压器的匝数比来确定。因－5V电源的输出功率很低，现通过电阻R2和稳压管VDZ2进行电压调节。R9是＋30V输出的假负载，它能降低该路的空载及轻载电压。鉴于5V、3.3V和18V电源的输出功率较大，三者都增加了后级LC滤波器（L3和C9、L4和C11、L2和C7），以减小输出纹波电压。

TOP233Y具有频率抖动特性