TOPSwitchFX系列單片開關電源的原理與應用

圖4多路輸出的35W機頂盒開關電源電路

圖5由MCU控制的TOPSwitchFZ單片開關電源

R6、R7和R8為比例反饋電阻，使5V和3.3V電源按照一定的比例進行反饋，這兩路輸出的負載調整率均可達±5％。R9和C16構成TL431C的頻率補償網絡。C17為軟起動電容，取C17=22μF時可增加4ms的軟起動時間，再加上本身已有10ms的軟起動時間，總共為14ms。其余各路輸出未加反饋，輸出電壓均由高頻變壓器的匝數比來確定。因－5V電源的輸出功率很低，現通過電阻R2和穩壓管VDZ2進行電壓調節。R9是＋30V輸出的假負載，它能降低該路的空載及輕載電壓。鑒于5V、3.3V和18V電源的輸出功率較大，三者都增加了后級LC濾波器（L3和C9、L4和C11、L2和C7），以減小輸出紋波電壓。

TOP233Y具有頻率抖動特性，這對降低電磁干擾很有幫助；再合理地選擇安全電容C15和EMI濾波器（C6、L1）的元件值，就能使開關電源產生的電磁輻射達到CISPR2（FCCB）國際標準。將C15的一端接UI的正極，能把TOP233Y的共模干擾減至最小。需要指出，C15和C6都稱作安全電容，區別只是C15接在高壓與地之間，能濾除初、次級耦合電容產生的共模干擾，在IEC950國際標準中稱之為“Y電容”。C6則接在交流電源進線端，專門濾除電網線之間的串模干擾，被稱作“X電容”。為承受可能從電網線竄入的雷擊電壓，在交流輸入端還并聯一只標稱電壓U1mA=275V的壓敏電阻器VSR。U1mA表示當壓敏電阻器上通過1mA的直流電流時元件兩端的電壓值。

3.2由MCU控制的TOPSwitchFX單片開關電源

利用微控制器可對由TOPSwitchFX構成的噴墨打印機、激光打印機等計算機外部設備中的開關電源進行控制，電路如圖5所示。開關電源部分主要由TOPSwitchFX（IC1）、光耦合器（IC2）組成。控制電路則包括微控制器（MCU）、兩片LTV817A線性光耦合器（IC3、IC4）、按鈕開關SB。僅當按下SB時產生的信號才有效，抬起時信號不起作用。SB上不需要加防抖動電路，這是因為開關電源的軟起動時間（約10ms）和MCU的復位及初始化時間能起到延遲作用，可以避開按下SB時產生抖動干擾的時間；并且僅當開關被按下至少達到上述時間，才能通過MCU接通開關電源。這就要求必須將SB按到底，而不要輕輕點擊一下，以確保電源起動。MCU完成復位及初始化后檢測到IC3發來的開機信號，再通過IC4去鎖定開關電源。光耦IC3、IC4中的LED發光管和光敏三極管，分別用LED3和VT3、LED4和VT4表示。現將LED3接在控制端與SB上端之間，VT3接在MCU的邏輯輸入端。常態下LED3上無電流通過，IC3不工作。MCU的邏輯輸出端經過隔離二極管VD6和電阻R4接LED4的正極。VT4則接在M、S端之間。因M端本身具有限流功能，故VT4不需要另加限流電阻。CM為多功能端的消噪電容。

當用戶首次按下SB時，VD4導通，M端經VD4與S極接通，TOPSwitchFX即工作在三端模式，多功能端（M）和開關頻率設定端（F）不起作用，此時LED3上有電流通過，VT3就給MCU發出起動信號。若最初開關電源是處于關斷狀態（M端懸空）則首次按下SB時就接通電源，＋5V輸出電壓UCC為MCU提供工作電源電壓。MCU接收到起動信號后就令VT4導通，使開關電源保持在接通狀態，能夠正常輸出。當用戶再次按下SB時就發出關斷信號，MCU接收到信號后就執行關斷程序，將噴墨打印機的打印頭停在安全位置上。一旦執行完關斷程序，MCU就令VT4截止，將M端懸空，開關電源進入關斷模式，此時TOPSwitchFX處于低功耗狀態，當UI=230VAC時芯片功耗僅為160mW。假如用作DVD中的開關電源時，關斷程序還能把數據和設定狀態一并存入E2PROM中，即使掉電后也不致于丟失。