TOPSwitch_FX系列单片开关电源控制电路的设计
采用TOPSwitch的单端正激式电源的电路分析与设计
采用TOPSwitch的单端正激式电源的电路分析与设计引言TOPSwitch是美国功率集成公司（PI）于20世纪90年代中期推出的新型高频开关电源芯片，是三端离线PWM开关（Three?terminalofflinePWMSwitch）的缩写。
它将开关电源中最重要的两个部分——PWM控制集成电路和功率开关管MOSFET集成在一块芯片上，构成PWM/MOSFET合二为一集成芯片，使外部电路简化，其工作频率高达100kHz，交流输入电压85～265V，AC/DC 转换效率高达90％。
对200W以下的开关电源，采用TOPSwitch作为主功率器件与其他电路相比，体积小、重量轻，自我保护功能齐全，从而降低了开关电源设计的复杂*，是一种简捷的SMPS （SwitchModePowerSupply）设计方案。
TOPSwitch系列可在降压型，升压型，正激式和反激式等变换电路中使用。
但是，在现有的参考文献以及PI公司提供的设计手册中，所介绍的都是用TOPSwitch制作单端反激式开关电源的设计方法。
反激式变换器一般有两种工作方式：完全能量转换（电感电流不连续）和不完全能量转换（电感电流连续）。
这两种工作方式的小信号传递函数是截然不同的，动态分析时要做不同的处理。
实际上当变换器输入电压在一个较大范围发生变化，和（或者）负载电流在较大范围内变化时，必然跨越两种工作方式，因此，常要求反激式变换器在完全能量和不完全能量转换方式下都能稳定工作。
但是，要求同一个电路能实现从一种工作方式转变为另一种工作方式，在设计上是较为困难的。
而且，作为单片开关电源的核心部件高频变压器的设计，由于反激式变换器中的变压器兼有储能、限流、隔离的作用，在设计上要比正激式变换器中的高频变压器困难，对于初学者来说很难掌握。
笔者采用TOP225Y设计了一种单端正激式开关电源电路，实验*该电路是切实可行的。
下面介绍其工作原理与设计方法，以供探讨。
1TOPSwitch系列应用于单端正激变换器中存在的问题TOPSwitch的交流输入电压范围为85～265V，最大电压应力≤700V，这个耐压值对于输入最大直流电压Vmax=265×1.4=371V 是足够的,但应用在一般的单端正激变换器中却存在问题。
基于TOPSwitch-GX系列单片开关电源应用设计
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文章 编 号 ：０ ９３ ６ （ ０ ７ ０ —０ ３０ １０ —６ ４ ２ ０ ） ３０ ４ — ４
基 于 Ｔ Ｓ ｔｈＧ 系列 单 片 开 关 电源 应 用设 计 ＯＰ ｗｉ — Ｘ ｃ
何 东 升 罗 世 能 ，
（． １ 华南理工大学 电力学 院， 广东 广州 ５ ０４ ；． １６ ０ ２ 信息产业部 电子第 五研究所 ， 广东 广州 ５ ０ ４ ） １ ６０
具有低成本 、 效率、 高 小尺 寸 、 密 封 式 的 特 点 。 全 关键词 ： 片开关电源； 单 电流 型 Ｐ ＷＭ ； Ｔ０Ｐ ｗｉ ｈＧＸ Ｓ ｔ— ｃ 中图分类号 ： ８ ＴＮ ６ 文 献 标 识 码 ：Ａ
基于TOPSwitch的开关电源设计
基于TOPSwitch的开关电源设计TOPSwitch是一种高性能开关电源集成电路，被广泛用于各种电子设备中。
本文将介绍基于TOPSwitch的开关电源设计。
开关电源是一种将交流电转换为直流电的设备，具有高转换效率、体积小、重量轻和稳定性好等优点。
而TOPSwitch是一个集成了开关管、调制器、电流检测和保护电路的芯片。
其独特的设计可以实现高效能、高可靠性、低成本和紧凑尺寸。
首先，在进行开关电源设计之前，我们需要明确设计的需求和目标。
比如输出电压、输出电流、效率要求、稳定性要求等。
这些因素会直接影响到电源设计的参数选择和电路设计。
其次，确定所需的输入电压范围和输出电压范围。
TOPSwitch支持宽输入电压范围，所以我们可以根据实际需求选择合适的输入电压范围。
接下来，选择合适的电感和电容。
电感和电容是开关电源中非常重要的元件，能够存储和释放能量。
在TOPSwitch设计中，电感的选择要根据输入和输出电压以及预期的输出电流来确定。
而电容的选择则需要考虑输入电压的纹波、输出电压的稳定性和输出电流的需求。
在电路设计方面，我们需要根据TOPSwitch的数据手册来设计输入滤波电路、整流电路、开关管控制电路、输出滤波电路等。
这些电路的设计需要考虑到输入和输出电压的稳定性、电流的保护，以及电流和电压的控制等。
在设计过程中，还需要注意热管理。
由于开关电源会产生一定的热量，所以我们需要设计散热器来散热，以确保电源的正常运行和使用寿命。
最后，我们需要对设计的开关电源进行测试和验证，以确保其满足设计要求和性能指标。
测试内容包括输入输出电压的稳定性、效率、温度、波形和电流等。
综上所述，基于TOPSwitch的开关电源设计需要综合考虑输入输出电压、电流、效率、稳定性和保护等因素，并按照数据手册的要求设计合适的电路和元件。
通过测试和验证，确保设计的开关电源满足设计要求和性能指标。
TOPSwitch的独特设计和高性能使其成为一种理想的选择，被广泛应用于各种电子设备中。
TOPSwitch小芯片大智慧 简化开关电源设计流程
TOPSwitch小芯片大智慧简化开关电源设计流程
前言
一般情况下，以TOP开关器件为代表的开关电源芯片，其漏极D和变压器初级的一端相接。
由于漏感引起的反峰电压反射到变压器的初级，将直接加在漏极上，而反峰电压与输出电压有关，即输出电压越高，反峰电压也越高，对于漏极与源级之间耐压只有几百伏的TOPSwitch器件来说，过高的电压很容易将其击穿，因此，采用TOPSwitch器件制作的开关电源，大多数采用低压小功率输出。
本文通过改进电路，实现了TOPSwitch器件在高压开关电源中的应用。
TOPSwitch-Ⅱ工作原理
TOPSwitch-Ⅱ系列可广泛应用于各种通用及专用开关电源、待机电源、开关电源模块中。
它将PWM控制系统的全部功能集成到三端芯片中，内含脉宽调制器、MOSFET、自动偏置电路、保护电路、高压启动电路和环路补偿电路。
通过高频变压器使输出端与电网完全隔离，真正实现了无功频变压器TOPSwitch-Ⅱ不需要外接大功率的过流检测电阻，也不必提供启动时的偏置电流。
它采用漏级开路输出方式，利用电流来线性调节占空比，是电流控制型开关电源。
脉冲调制式开关电源的基本原理如图1所示。
交流220V输入电压经过整流滤波器变为直流电压V1，再由功率开关管VT(或MOSFET)斩波、高频变压器T降压，得到高频矩形波，最后通过输出整流滤波器VD、C2，获得所需的直流输出电压V0。
脉宽调制器是这类开关电源的核心，它能产生频率固定而脉冲宽度可调的驱动信号，控制功率开关管的通断状态，以调节输出电压的高低，达到稳压目的。
锯齿波发生器提供时钟信号，利用误差放大器和。
top开关电源设计步骤
开关电源设计步骤步骤1 确定开关电源的根本参数① 交流输入电压最小值u min② 交流输入电压最大值u max③ 电网频率F l 开关频率f④ 输出电压V O 〔V 〕：⑤ 输出功率P O 〔W 〕：⑥ 电源效率η：一般取80％⑦ 损耗分配系数Z ：Z 表示次级损耗与总损耗的比值，Z=0表示全部损耗发生在初级，Z=1表示发生在次级。
一般取Z=0.5步骤2 根据输出要求，选择反响电路的类型以及反响电压V FB步骤3 根据u ，P O 值确定输入滤波电容C IN 、直流输入电压最小值V Imin① 令整流桥的响应时间tc=3ms② 根据u ，查处C IN 值③ 得到V imin步骤4 根据u ，确定V OR 、V B① 根据u 由表查出V OR 、V B 值② 由V B 值来选择TVS步骤5 根据Vimin 和V OR 来确定最大占空比DmaxV OR Dmax= ×100％V OR +V Imin －V DS(ON) ① 设定MOSFET 的导通电压V DS(ON)② 应在u=umin 时确定Dmax 值，Dmax 随u 升高而减小步骤6步骤7 ① 输入电流的平均值I A VG确定C IN ,V Imin 值P OI A VG=ηV Imin②初级峰值电流I PI A VGI P=(1－0.5K RP)×Dmax③初级脉动电流I R④初级有效值电流I RMSI RMS=I P√D max×(K RP2/3－K RP+1)步骤8根据电子数据表和所需I P值选择TOPSwitch芯片①考虑电流热效应会使25℃下定义的极限电流降低10％，所选芯片的极限电流最小值I LIMIT(min)应满足：0.9 I LIMIT(min)≥I P步骤9和10计算芯片结温Tj①按下式结算：Tj＝[I2RMS×R DS(ON)+1/2×C XT×(V Imax+V OR) 2 f ]×Rθ＋25℃式中C XT是漏极电路结点的等效电容，即高频变压器初级绕组分布电容②假设Tj＞100℃，应选功率较大的芯片步骤11验算I P IP=0.9I LIMIT(min)①输入新的K RP且从最小值开始迭代，直到K RP=1②检查I P值是否符合要求③迭代K RP=1或I P=0.9I LIMIT(min)步骤12计算高频变压器初级电感量L P，L P单位为μH106P O Z(1－η)+ ηL P= ×I2P×K RP(1－K RP/2)f η步骤13选择变压器所使用的磁芯和骨架，查出以下参数：①磁芯有效横截面积Sj〔cm2〕，即有效磁通面积。
TOPSwitch-FX系列单片机开关电源的应用.
TOPSwitch-FX系列单片机开关电源的应用2008-01-20摘要：介绍TOPSwitch-FX系列产品在通用高效开关电源、机顶盒开关电源、PC 待机电源中的典型应用。
关键词：开关电源外部限流机顶盒电源待机电源TOPSwitch-FX系列单片机电源集成电路，可广泛应用于各种通用及专用开关电源、待机电源、开关电源模块中。
一、能进行外部限流的12V、30W开关电源由TOP234Y构成12V、30W高效开关电源的电路如图1所示。
其交流输入电压范围是AC85～265V，满载时电源效率可达80%。
交流电压u依次经过电磁干扰（EMI）滤波器（C10，L1）、输入整流滤波器（BR，C1）获得直流高压UI。
UI 经过R1和R2分压后接M端，能使极限电流随UI升高而降低。
R1可提供电压前馈信号，当UI偏高时能自动降低最大占空比，以减小输出纹波。
R2为电流极限设定电阻，所设定的Ilimit≈0.7Ilimit=0.7×1.5A=1.05A，略高于低压输入时的峰值电流Ip值。
这里将系数取0.7是考虑到TOP234Y在宽范围输入时，最大连续输出功率Pom=45W,而实际输出功率P'om=30M，即P'om/Pom=30/45=0.67≈0.7。
采用这种设计方法允许高频变压器选用尺寸较小的磁芯，通过增加初级电感量Lp来降低TOP234Y的功耗，并防止出现磁饱和现象。
此外，由于采用了降低Dmax的电压前馈技术即使输入电压UI和初级感应电压UOR较高，开关电源也能正常工作。
它允许使用成本的R，C，VD型漏极钳位电路（R3，C7，VD1），以替代价格较高的TVS（瞬态电压抑制器）、VD型钳位电路，用于吸收在TOP234Y关断时由高频变压器漏感产生的'尖峰电压，对漏极起到保护作用。
次级电压经过VD2，C2，C3，L2和C4整流滤波后，获得+12V、2.5A的稳压输出。
为减小整流管的损耗，VD2采用MBR1060型10A/60V肖特基二极管。
top开关电源设计及电路2
TOPSwitch-FX系列单片机开关电源的应用摘要：介绍TOPSwitch-FX系列产品在通用高效开关电源、机顶盒开关电源、PC 待机电源中的典型应用。
TOPSwitch-FX系列单片机电源集成电路，可广泛应用于各种通用及专用开关电源、待机电源、开关电源模块中。
一、能进行外部限流的12V、30W开关电源由TOP234Y构成12V、30W高效开关电源的电路如图1所示。
其交流输入电压范围是AC85～265V，满载时电源效率可达80%。
交流电压u依次经过电磁干扰（EMI）滤波器（C10，L1）、输入整流滤波器（BR，C1）获得直流高压UI。
UI经过R1和R2分压后接M端，能使极限电流随UI升高而降低。
R1可提供电压前馈信号，当UI偏高时能自动降低最大占空比，以减小输出纹波。
R2为电流极限设定电阻，所设定的Ilimit≈0.7Ilimit=0.7×1.5A=1.05A，略高于低压输入时的峰值电流Ip值。
这里将系数取0.7是考虑到TOP234Y在宽范围输入时，最大连续输出功率Pom=45W,而实际输出功率P'om=30M，即P'om/Pom=30/45=0.67≈0.7。
采用这种设计方法允许高频变压器选用尺寸较小的磁芯，通过增加初级电感量Lp来降低TOP234Y的功耗，并防止出现磁饱和现象。
此外，由于采用了降低Dmax的电压前馈技术即使输入电压UI和初级感应电压UOR较高，开关电源也能正常工作。
它允许使用成本的R，C，VD型漏极钳位电路（R3，C7，VD1），以替代价格较高的TVS（瞬态电压抑制器）、VD型钳位电路，用于吸收在TOP234Y关断时由高频变压器漏感产生的尖峰电压，对漏极起到保护作用。
次级电压经过VD2，C2，C3，L2和C4整流滤波后，获得+12V、2.5A的稳压输出。
为减小整流管的损耗，VD2采用MBR1060型10A/60V肖特基二极管。
C9和R7并联在VD2两端，能防止VD2在高频开关状态下产生自激振荡（振铃）。
采用Topswitch系列芯片的单片开关电源效率研究
￣ ＇ｅｄａｎ ２ ０ ． 电 手 充 器 件 主 用 ６ Ｖ ／ ｃ ｅ ０ ７１ Ｗ／ ） ． ｃ ０ ５
收 稿 日期 ：０ ６ ０ — ９ ２ ０ — ９ １
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与其他 电路 相 比，应 用Ｔ ｐｗｔｈ ｏ ｓ ｉ 系列器 件 的电路 ｃ 相 对 简 捷 ，体 积 小 ，重 量 轻 ， 自保 护 功 能 齐全 ，
后 用 脉 冲 频 率调 制 （Ｆ Ｐ Ｍ）方 式 调 节轻 载 时 的
值 。这 样 ，根据 负载 的变 化情 况 ，开关 电源能 在 正 常工 作和 跳过 周期 方式 之 间 自动 转换 ，而无 须
出功 率 仍 然 超 过 负载 功 耗 时 ，Ｔ Ｐ ｗｔｈ Ｘ就 Ｏ Ｓ ｉ —Ｆ ｃ 采 用 跳 过 周 期 的 工 作 方 式 来 进 一 步 降低 输 出 功 率 ，同时提 高轻 载 时 电压 的稳 定性 。此 方式 可 等 效 为 先将 占空 比固定 在 １ ％ （ ． ５ 或更 低 值）上 ，然
电源 在最 小 占空 比 （ ＝ ． Ｄ １ ％）之 下所 提 供 的输 ５
源 、特 种 开 关 电源 及 电 源模 块 的优选 集 成 电路 。 目前 ．单 片开 关 电源 已形成 了几 十个 系列 、数百 种 产品 。然而 开关 效率 始终 是一 个众 人 关注 的 问
题 。本文就 此 问题 提 出了一 点 自己的看 法 。
为 国际上 开发 中、小功 率开 关 电源 、精 密开 关 电
瞬变要 求 。 Ｔ Ｐ ｗ ｔ —ｌ 是Ｔ Ｐ ｗｔｈ Ｏ Ｓ ｉ ｈ Ｉ Ｏ Ｓ ｉ 的改 进 型 号 ，与 ｃ ｃ 第 一 代 产 品 相 比 ，该 器 件 在 性 能 上 有 了 很 大 改 进 。它 将单 电压输 入 时的最 大功 率从１０ ０ Ｗ提 高到 １０ ５ Ｗ， 电磁 兼 容 性 也得 到 了增 强 ，而 且 具 有 更 高 的性 能 价格 比，并 使 电源 的体积 和 重量 大为 减 小 。由于它 是将 ７ ０Ｖ的功率 ＭＯ Ｆ Ｔ ０ Ｓ Ｅ 、晶振 、高 压 开 关 电 流 源 、限 流 和热 关 断 电路 集 成 于一 体 ，