新型開關(guān)芯片TOP224P在開關(guān)電源中的應(yīng)用

1　引言

　　美國TOPSWitch公司生產(chǎn)的第一代TOP開關(guān)芯片在開關(guān)電源的設(shè)計(jì)中已得到了廣泛應(yīng)用。目前，該公司又最新推出了第二代開關(guān)芯片TOPSWitch-Ⅱ系列，與第一代TOP開關(guān)相比，性能有很大提高，AD/DC效率高達(dá)90%，并具有輸出功率范圍大，成本低，集成化程度高，電路設(shè)計(jì)簡單等特點(diǎn)。芯片內(nèi)的許多電路都作了改進(jìn)，使開關(guān)電源的設(shè)計(jì)更加容易。本文應(yīng)用的TOP224P是TOPSWitch-Ⅱ系列中的芯片。

　　2　TOP224P芯片簡介

　　2.1　管腳介紹

　　該芯片由漏極端、控制端、源極端三個(gè)管腳組成。

　　漏極端(DRAIN腳)與輸出MOSFET漏極連接。啟動時(shí)，提供內(nèi)部偏置電流，控制端(CONTROL腳)控制輸出占空比，是誤差放大器和反饋電流的輸入端。正常工作時(shí)，由內(nèi)部并聯(lián)穩(wěn)壓器提供內(nèi)部偏置電流，也可以作電流旁路和自動啟動/補(bǔ)償電路電容的接點(diǎn)，源極端(SOURCE腳)和輸出MOSFET的源極連接，也是開關(guān)電源初級電路的公共點(diǎn)和參考點(diǎn)。

　　2.2　芯片內(nèi)部工作原理介紹

　　芯片內(nèi)部工作原理框圖如圖1所示。該芯片由MOSFET.PWM控制器、高壓啟動電路環(huán)路補(bǔ)償和故障保護(hù)電路等部分組成。具體工作過程如下：在控制端環(huán)路振蕩電路的控制下，漏極端有電流輸入芯片提供開環(huán)輸入，該輸入通過并聯(lián)穩(wěn)壓運(yùn)放誤差放大器時(shí)，由控制端進(jìn)行閉環(huán)調(diào)整，改變IFB，經(jīng)PWM控制MOSFET的輸出占空比，最后達(dá)到動態(tài)平衡。

圖1芯片內(nèi)部工作原理框圖

　　2.3　芯片功能特點(diǎn)介紹

　　TOP224P是一個(gè)自編置、自保護(hù)的電流--占空比線性控制轉(zhuǎn)換器。由于采用CMOS工藝，轉(zhuǎn)換效率與采用雙集成電路和分立元件相比，偏置電流大大減少，省去了用于電流傳導(dǎo)和提供啟動偏置電流的外接電阻。在正常工作時(shí)，內(nèi)部MOSFET輸出脈沖的占空比隨著CONTROL腳電流的增加而線性減少。

　　TOP224P通過高壓電流源的接通和斷開，使控制電壓VC保持在4.7-5.7V之間。芯片內(nèi)部電壓都取自具有溫度補(bǔ)償?shù)膸痘鶞?zhǔn)電壓，能產(chǎn)生可微調(diào)的溫度補(bǔ)償電流源，用來精確地調(diào)節(jié)振蕩的頻率和MOSFET的柵極驅(qū)動電流。振蕩器額定頻率選為100KHz，可降低EMI，提高電源的效率。柵極驅(qū)動電流可逐周限流微調(diào)，從而提高精度。

　　此外，該芯片還有關(guān)斷/自動重新啟動、過熱保護(hù)等自身保護(hù)功能。

　　3　TOP224P在雙路輸出開關(guān)電源設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

　　3.1　開關(guān)電源電路及工作原理

　　以+5V、+12V、20W雙路輸出開關(guān)電源為例，電路圖如圖2所示。

圖220W雙路輸出開關(guān)電源電路圖