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        TOP系列開關電源集成電路

        作者: 時間:2011-04-02 來源:網絡 收藏
        外圍元件少,節約成本。
        集成了軟啟動功能,使啟動過壓、過沖減至最小。
        外部可精確設定限流。
        占空比更寬,功率更大,輸入電容更小。
        線欠壓(UV)保護,消除關斷故障。
        線過壓(OV)保護,消除浪涌現象。
        通過同一電阻設定OV/UV門限,降低DCmax。

        應用電路1
        采用頻率抖動降低EMI及EMI濾波費用。
        無需虛擬負載即可調節至零負載。
        頻率130kHz,變壓器及整機電源尺寸更小。
        為視頻應用提供頻率減半選項。
        滯后熱關斷使器件可自動恢復工作。熱滯后值較大,防止電路板過熱。
        省略部分引腳的標準工業封裝加強了高壓引腳的漏電距離。
        可運用遠程開關功能啟動或關斷。
        可與較低頻率同步。

        TOP232-234輸出功率列表
        器件型號230V±15%(AC)85—265V(AC)
        密閉式外殼敞開式架構密閉式外殼敞開式架構
        TOP232P9W15W6.5W10W
        TOP232G
        TOP232Y10W25W7W15W
        TOP233P13W259W15W
        TOP233G
        TOP233Y20W5015W30W
        TOP234P16W3011W20W
        TOP234G
        TOP234Y30W7520W45W

        功能說明

        TOPSwitch_FX采用與TOPSwitch相同的拓撲電路,并以高性價比集成了新功能。這些功能不僅能降低系統成本,同時還能提高設計的靈活性、性能和效能,它不僅象TOPSwitch一樣在一片CMOS芯片中集成了高壓MOSFET、脈沖調寬(PWM)控制器、故障自動保護和所有其他控制電路,還增加了兩項。第一項是多功能引腳(M),通過線電壓實現可編程過壓/欠壓關斷設定和降低前饋/DCmax。此引腳還能代替外部精確流限的設定,能用于遠程通/關或使振蕩器與外部的較低頻率的信號同步。另一項是頻率(F)引腳,僅Y型封裝具備。通常此引腳與源極相連時,能提供頻率減半選項。這兩條新的引腳提供的功能也可以通過將其與源極短路來取消,使器件以三端的TOPSwitch模式工作,但具備以下新的特性:軟啟動、跳過周期、開關頻率130kHz、頻率抖動、DCmax更寬、熱滯后關斷且漏電電壓更大。另外,頻率、流限、PWM增益等重要參數與TOPSwitch-II相比,溫度和絕對容差更小。高流限精度和大DCmax,加上其它特性,TOPSwitch-FX與同等的TOPSwitch-II相比,在相同輸入/輸出條件下功率高10%到15%。


        引腳功能說明

        漏極引腳(D):高壓MOSFET漏極引腳輸出,通過內部的開關式高壓電流源提供啟動偏置電流。該引腳還是內部電流檢測點。

        多功能引腳(M):過壓(OV),欠壓(UV),降低DCmax的前饋、流限外部設定、遠程通/斷和同步的輸入引腳。連接源極引腳則取消此腳所有功能,使TOPSwitch-FX以簡單的三端模式工作(類似于TOPSwitch-II)。

        頻率引腳(F)(僅限Y型封裝):選擇開關頻率的輸入引腳,如果連接源極引腳為130kHz,連接控制引腳為65kHz。P和G封裝只能以130kHz頻率工作。

        控制引腳(C):用于占空比控制的誤差和反饋電流的輸入腳,與內部并聯穩壓器相連接,提供正常工作時的內部偏置電流。亦用作電源旁路和自動重啟動/補償電容的連接點。

        源極引腳(S):與高壓功率回路連接的MOSFET源極引腳的輸出,初級控制電路的公共點和參考點。

        占空比與控制電流的關系封裝結構
        TOPSwitch-FX是與TOPSwitch一樣的集成式開關電源芯片,能將控制輸入電流轉換為高壓功率MOSFET的源漏輸出的占空比,正常工作情況下,功率MOSFET的占空比隨控制引腳電流的增加而線性減小,圖4所示。

        TOPSwitch-FX除了像三端TOPSwitch一樣,具備高壓啟動、逐周期流限、回露補償電路、自動重啟動、熱關斷等特性外,還綜合了許多能降低系統成本,提高電路性能和設計靈活性的附加功能,TOPSwitch-FX采用了專利高壓CMOS技術,能以最高性價比將搞壓功率MOSFET和所有控制電路集成到一片集成電路中。

        TOPSwitch-FX增加了兩個用于實現某些新功能的端腳頻率(僅限于Y封裝)和多功能引腳。它們與源極引腳連接時,能使TOPSwitch-FX以TOPSwitch三端模式工作。即使在三端模式下工作,TOPSwitch-FX也能提供許多下述功能,而無需外加外圍元件:

        [1].集成完整的10ms軟啟動,削減啟動時的峰值電流和電壓并消除了大多數應用中的輸出過沖。

        [2].DCmax可達78%,允許使用更小的輸入存儲電容,所需輸入電壓更低或提供的輸出功能更高。

        [3].最小的脈寬時以跳過周期實現調節,能使空載功耗極低。

        [4].采用較高的130kHz開關頻率,可減小變壓器器尺寸,而且對EMI和效率幾乎沒有影響。

        [5].頻率抖動功能可降低EMI。

        [6].滯后過熱關斷功能確保它能從熱故障中自動恢復,滯后時間較大,可防止電路板過熱。

        [7].采用缺省部分引腳和引線的封裝,能提供更大的漏極漏電距離。

        [8].絕對容差更小,溫度變化對開關頻率、流限和PWM增益的影響小。

        控制引腳工作原理

        控制引腳是接收電源和反饋組合電流的低阻抗節點,在正常工作期間,用并聯穩壓器來分離反饋信號和電源電流。控制腳的電壓Vc是控制電路(包括MOSFET門驅動器)的電壓源,直接連接控制腳和源腳的外接旁路電容提供瞬時門驅動電流。連接到控制腳的全部電容也用于設定自動重啟動的定時,同時控制回路的補償。

        啟動時,經整流后的直流高電壓加在漏極的引腳上,功率MODFET最初是關斷的,通過連接在漏極和控制腳之間的內部高壓開關電流對控制腳上的電容進行充電。當控制腳電壓Vc上升到較高的門限電壓5.8V時,控制電路被激活并開始進入軟啟動狀態。約10ms后,軟啟動電路使MOSFET的占空比從零逐漸上升到最大值。軟啟動過程結束時,如果沒有外部反饋/電源電流流入控制引腳,則高壓電流源關斷,控制腳上的電容開始通過控制電路內部的內阻放電。如果電源設計正確,而且不存在開路或輸出短路等故障時,在控制腳電壓放電到4.8V下限時電壓值(內部電源欠壓鎖定門限值)之前,反饋回路閉合,提供控制引腳外部電流。當外部注入的電流對控制腳充電到5.8V并聯穩壓器電壓時,超過芯片所消耗的電流通過電阻RE分流到源極引腳,如圖2所示。流經RE的電流控制功率MOSFET的占空比,實現閉合環路調節,在初級反饋結構,并聯穩壓器較低的輸出阻抗Zc決定誤差的增益。控制腳的動態阻抗Zc外接電阻電容數值共同決定了電源系統的控制回路的補償量。

        當出現開路或短路等故障而使外部電流無法注入控制腳時,控制腳上的電容開始放電,達到4.8V時激活自動重啟動電路而關斷功率MOSFET輸出,使控制電路進入低電流的待機模式,高壓電流源再次接通并對外接電容進行充電。內部的滯后電源欠壓比較器通過使高壓電流源通斷來保持Vc值處于典型的4.8V—5.8V窗口范圍。自動再啟動電路具有一個八分頻計數器,它能阻止輸出級MOSFET再次導通,僅在計滿(S7)時才會接通輸出MOSFET。通過把自動再啟動占空比減小到典型值的4%,計數器能有效地限制TOPSwitch-FX的功耗,自動重啟動作用連續工作直至輸出電壓通過閉合反饋環路重新進入受控狀態為止。


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