新型高功率單片開(kāi)關(guān)模塊電源的設(shè)計(jì)

1性能特點(diǎn)與技術(shù)指標(biāo)

單片開(kāi)關(guān)電源是國(guó)際上90年代才開(kāi)始流行的新型開(kāi)關(guān)電源芯片，但早期的單片開(kāi)關(guān)電源芯片普遍應(yīng)用于低功率的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源。第三代單片開(kāi)關(guān)電源TOP?GX系列IC是美國(guó)功率集成公司于2000年初推出的新型高功率單片開(kāi)關(guān)電源芯片，它除了保持TOP?SwitchⅡ的基本特性外，即在單一CMOS芯片上集成了功率MOSFET、PWM控制器、故障檢測(cè)及其它控制電路外，還集成了很多內(nèi)置的以及用戶(hù)可配置的功能；在單電壓輸入時(shí)的最大輸出功率提高到250W，電磁兼容性能也得到較大的提高。第三代單片開(kāi)關(guān)電源TOP?GX系列IC的主要性能特點(diǎn)與技術(shù)指標(biāo)是：

（1）TOPSwitch?GX系列新增了如下內(nèi)置功能：

①軟起動(dòng)：其作用是降低開(kāi)啟時(shí)的超調(diào)以及對(duì)元器件的沖擊；

②頻率抖動(dòng)：降低EMI的峰值；

③較高的占空比允許更大的輸出功率和使用較小的輸入濾波電容；

④零負(fù)載調(diào)節(jié)能力，輕載時(shí)很高的效率使得待機(jī)時(shí)的功耗很低；

⑤滯后過(guò)熱關(guān)斷使器件可自動(dòng)故障恢復(fù)。

（2）TOPSwitch?GX系列還增設(shè)了用戶(hù)可配置的引腳，用于檢測(cè)電網(wǎng)過(guò)、欠壓，外部設(shè)置電流限制以及兩種開(kāi)關(guān)頻率（132kHz和66kHz）的選擇。電網(wǎng)欠壓保護(hù)、過(guò)壓關(guān)斷，以及通過(guò)電路反饋電壓的取樣以降低輸出紋波和在高輸入電壓時(shí)最大限度地減小占空比。通過(guò)外部電流限制引腳可以精確地減小功率MOSFET的電流，廉價(jià)地實(shí)現(xiàn)高效率。

（3）另外TOPSwitch?GX系列還采用節(jié)約能源的ECOSMART技術(shù)，該技術(shù)特別在待機(jī)及電源無(wú)負(fù)載條件下可以節(jié)約能源。降低能耗的功能包括遠(yuǎn)程O(píng)N/OFF功能，即通過(guò)遙控的方式控制電源的開(kāi)閉，亦可實(shí)現(xiàn)外同步；在低負(fù)載時(shí)自動(dòng)降低工作頻率。這些功能已超過(guò)美國(guó)“ENERGYSTAR”的標(biāo)準(zhǔn)。

由于TOPSwitch?GX系列具有以上諸多特點(diǎn)，因而可廣泛用于中、低功率的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源中。它不僅電路簡(jiǎn)單，而且可靠性高，故在中、低功率電子設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用前景。

2管腳功能

TOPSwitch?GX系列的管腳排列如圖1所示，該系列有Y封裝和P、G封裝兩種結(jié)構(gòu)。從圖上看出：對(duì)于Y封裝的TOPSwitch?GX系列，其D、C、S管腳與原TOPSwitch系列開(kāi)關(guān)命名一樣，分別為漏極、控制極和源極，新增加的L、X、F管腳的功能如下：

L：為輸入電壓的欠壓與過(guò)壓檢測(cè)端，同時(shí)還具有遠(yuǎn)程遙控功能。如圖2所示，若L端與輸入電壓正端接入2MΩ的電阻，則欠壓保護(hù)值為：

圖1TOP?GX系列開(kāi)關(guān)管腳圖

(a)TO?220?7C封裝(b)DIP?8B和SMD?8B封裝

圖2Y封裝TOPSwitch?GX系列電網(wǎng)電壓檢測(cè)電路

Vuv=Iuv×RL=100V（1）

過(guò)壓保護(hù)值為：

Vov=Iov×RL=450V（2）

此外L端還具有遠(yuǎn)程遙控功能，只要在L、C端之間加一個(gè)三極管或光電耦合器即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控功能。具體電路如圖3所示。

X：為外部電流設(shè)定調(diào)整端。在X端與源極之間接入不同的電阻值，則開(kāi)關(guān)電流即限定為不同的數(shù)值。若R2=12kΩ，則流過(guò)開(kāi)關(guān)的電流被設(shè)定為額定值的69％；若R2=6kΩ，為額定值的90％；若R2=25kΩ，為額定值的43％。可見(jiàn)，當(dāng)R2值增大時(shí)，則開(kāi)關(guān)允許流過(guò)的電流要減小。