新型高功率單片開關模塊電源的設計

1性能特點與技術指標

單片開關電源是國際上90年代才開始流行的新型開關電源芯片，但早期的單片開關電源芯片普遍應用于低功率的開關穩壓電源。第三代單片開關電源TOP?GX系列IC是美國功率集成公司于2000年初推出的新型高功率單片開關電源芯片，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、故障檢測及其它控制電路外，還集成了很多內置的以及用戶可配置的功能；在單電壓輸入時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。第三代單片開關電源TOP?GX系列IC的主要性能特點與技術指標是：

（1）TOPSwitch?GX系列新增了如下內置功能：

①軟起動：其作用是降低開啟時的超調以及對元器件的沖擊；

②頻率抖動：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；

④零負載調節能力，輕載時很高的效率使得待機時的功耗很低；

⑤滯后過熱關斷使器件可自動故障恢復。

（2）TOPSwitch?GX系列還增設了用戶可配置的引腳，用于檢測電網過、欠壓，外部設置電流限制以及兩種開關頻率（132kHz和66kHz）的選擇。電網欠壓保護、過壓關斷，以及通過電路反饋電壓的取樣以降低輸出紋波和在高輸入電壓時最大限度地減小占空比。通過外部電流限制引腳可以精確地減小功率MOSFET的電流，廉價地實現高效率。

（3）另外TOPSwitch?GX系列還采用節約能源的ECOSMART技術，該技術特別在待機及電源無負載條件下可以節約能源。降低能耗的功能包括遠程ON/OFF功能，即通過遙控的方式控制電源的開閉，亦可實現外同步；在低負載時自動降低工作頻率。這些功能已超過美國“ENERGYSTAR”的標準。

由于TOPSwitch?GX系列具有以上諸多特點，因而可廣泛用于中、低功率的開關穩壓電源中。它不僅電路簡單，而且可靠性高，故在中、低功率電子設備中有著廣泛的應用前景。

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封裝兩種結構。從圖上看出：對于Y封裝的TOPSwitch?GX系列，其D、C、S管腳與原TOPSwitch系列開關命名一樣，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壓檢測端，同時還具有遠程遙控功能。如圖2所示，若L端與輸入電壓正端接入2MΩ的電阻，則欠壓保護值為：

圖1TOP?GX系列開關管腳圖

(a)TO?220?7C封裝(b)DIP?8B和SMD?8B封裝

圖2Y封裝TOPSwitch?GX系列電網電壓檢測電路

Vuv=Iuv×RL=100V（1）

過壓保護值為：

Vov=Iov×RL=450V（2）

此外L端還具有遠程遙控功能，只要在L、C端之間加一個三極管或光電耦合器即可實現遠程遙控功能。具體電路如圖3所示。

X：為外部電流設定調整端。在X端與源極之間接入不同的電阻值，則開關電流即限定為不同的數值。若R2=12kΩ，則流過開關的電流被設定為額定值的69％；若R2=6kΩ，為額定值的90％；若R2=25kΩ，為額定值的43％。可見，當R2值增大時，則開關允許流過的電流要減小。