TOPSwitch單片開關(guān)電源的原理與應(yīng)用

[編者按]慮及當(dāng)前電源技術(shù)的發(fā)展，單片型開關(guān)電源已開始流行，并且具有強(qiáng)大的生命力，為此我們特邀國(guó)內(nèi)著名科技圖書作者沙占友教授等撰寫這篇講座稿，計(jì)劃連載5期，以饗讀者。本文也是本刊今年第6期P.271《集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用技術(shù)》講座的繼續(xù)。

(單片開關(guān)電源技術(shù)講座之一)

河北科技大學(xué)沙占友張英黃麗敏（石家莊050054）

摘要：三端單片開關(guān)電源是目前國(guó)際90年代才開始流行的新型開關(guān)電源芯片。本文闡述其性能特點(diǎn)、工作原理及兩種典型應(yīng)用電路。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹_關(guān)電源脈寬調(diào)制誤差放大器光耦反饋

The Principle and Application of TOPSwitch

Single chip Switching Power Supply Abctract:Three ends single chip switching power suply is a new type switching power supply core which has been popular since 1990. This paper introduces properties and principle of the core as well as two types of applicational circuit.

Keywords: Single chip switching power supply,PWM,Error amplifler,Optical courling, Feedback

中圖法分類號(hào)：TM94文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章標(biāo)號(hào)：02192713(2000)0842404

　　單片開關(guān)電源具有單片集成化、最簡(jiǎn)外圍電路、最佳性能指標(biāo)、能構(gòu)成無工頻變壓器開關(guān)電源等顯著優(yōu)點(diǎn)。美國(guó)動(dòng)力（Power）公司在世界上率先研制成功的三端隔離式脈寬調(diào)制單片開關(guān)電源集成電路，被譽(yù)為“頂級(jí)開關(guān)電源”。其第一代產(chǎn)品以1994年推出的TOP100／200系列為代表，第二代產(chǎn)品則是1997年問世的TOPSwitch－Ⅱ。上述產(chǎn)品一經(jīng)問世便顯示出強(qiáng)大的生命力，它極大地簡(jiǎn)化了150W以下開關(guān)電源的設(shè)計(jì)和新產(chǎn)品的開發(fā)工作，也為新型、高效、低成本開關(guān)電源的推廣與普及創(chuàng)造了良好條件，可廣泛用于儀器儀表、筆記本電腦、移動(dòng)電話、電視機(jī)、VCD和DVD、攝錄像機(jī)、手機(jī)電池充電器、功率放大器等領(lǐng)域，并能構(gòu)成各種小型化、高密度、在價(jià)格上能與線性穩(wěn)壓電源相競(jìng)爭(zhēng)的AC／DC電源變換模塊。

1產(chǎn)品分類及性能特點(diǎn)

1.1產(chǎn)品分類

TOPSwitch包括TOP100系列（TOP100Y～TOP104Y），TOP200系列（TOP200Y～TOP202Y，TOP214Y），TOP209／210系列，TOPSwitch－Ⅱ系列（TOP221～TOP227）。TOPSwitch－Ⅱ與第一代產(chǎn)品相比，它不僅在性能上進(jìn)一步改進(jìn)，而且輸出功率得到顯著提高，現(xiàn)已成為國(guó)際上開發(fā)中、小功率開關(guān)電源及電源模塊的優(yōu)選集成電路，其產(chǎn)品分類見表1。

表1TOPSwitch－Ⅱ的產(chǎn)品分類及最大輸出功率POM單位：W

1.2性能特點(diǎn)

⑴將脈寬調(diào)制（PWM）控制系統(tǒng)的全部功能集成到三端芯片中。內(nèi)含脈寬調(diào)制器、功率開關(guān)場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）、自動(dòng)偏置電路、保護(hù)電路、高壓?jiǎn)?dòng)電路

圖1TOPSwitch的管腳排列
（a）TO－220封裝（b）DIP－8封裝和SMD－8封裝

圖2TOPSwitch－Ⅱ的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

和環(huán)路補(bǔ)償電路，通過高頻變壓器使輸出端與電網(wǎng)完全隔離，真正實(shí)現(xiàn)了無工頻變壓器、隔離式開關(guān)電源的單片集成化，使用安全可靠。

⑵輸入交流電壓和頻率的范圍極寬。作固定電壓輸入時(shí)可選110V／115V／230V交流電，允許變化±15％；在寬電壓范圍輸入時(shí)，適配85V～265V交流電，但POM值要比前者降低40％。

⑶TOPSwitch－Ⅱ只有3個(gè)引出端，可以同三端線性集成穩(wěn)壓器相媲美，能以最簡(jiǎn)方式構(gòu)成無工頻變壓器的反激式普通型或精密型開關(guān)電源。開關(guān)頻率的典型值為100kHz，允許范圍是90kHz～110kHz，占空比調(diào)節(jié)范圍是1.7％～67％。

⑷外圍電路簡(jiǎn)單，成本低廉。芯片本身功耗很低，電源效率可達(dá)80％左右。