开关电源电路设计

• 3. TOPSwitch-GX的内部结构与工作原理 的内部结构与工作原理 • TOPSwitch-GX系列产品采用Y、R和F封装的内部方框图如图8.1.2所 示（采用P、G封装的内部方框图略有不同），芯片内部包含有线路 检测（LINE SENSE）、低功耗模式／自动重启动电路 （SHUTDOWN/AUTO-RESTART）、PWM比较器（PWM COMPARATOR）、门驱动级和输出级（CONTROLLED TURN-ON GATE DRIVER）、限流比较器（CURRENT LIMIT COMPARATOR）、欠电压比较器（INTERNAL UV COMPARATOR）、内部电源（INTERNAL SUPPLY）、软启动电 路（SOFT START）、并联调节器／误差放大器（SHUNT REGULATOR /ERROR AMPLIFIER+）、具有滞后特性的过热保护 电路（HYSTERETIC THERMAL SHUTDOWN）、限流调节 （CURRENT LIMIT ADJUST）、软启动（SOFT START）、轻负载 频率自动降低电路（LIGHT LOAD FREQUENCY REDUCTION）、 波形振荡器（OSCILLATOR WITH JITTER）、停止逻辑（STOP LOGIC）等电路。
（a）典型应用电路结构
（b）采用微控制器控制导通/关断 图8.1.3 TOPSwitch- GX系列产品的应用电路的典型结构
图8.1.4 采用TOP249的250 W、48 V开关电源电路
图8.1.5 采用TOP246的60 W多路输出开关电源电路
• TOPSwitch-GX具有轻负载频率自动降低电路，开关频率 及占空比能随输出端负载的降低而自动减小。当负载很轻 时，占空比可低于10％，同时开关频率也减少到最小值。 当开关频率为132kHz时，频率最小值为30kHz，在半频模 式下开关频率为132kHz/2＝66kHz，此时频率最小值为 15kHz。 • TOPSwitch-GX具有内部限流和外部限流设置功能，可通 过改变线路检测端流入（或流出）电流Ix的大小及方向， 来控制开关电源通、断状态。
• 4. TOPSwitch- GX的应用电路 的应用电路 • TOPSwitch- GX系列产品的应用电路的典型结构如图 8.1.3所示，电路设计可利用Power Integrations（PI）公 司提供的电源设计软件“PI ExpertTM”完成，该软件是 Power Integrations（PI）公司免费提供的 （www.powerint.com）。TOPSwitch-GX系列产品输出功 率如表8.1.1所示。 • 采用TOP249构成的输入电压为250～380VDC，输出功率 为250W(48V@5.2A)，效率为84%的开关电源电路如图 8.1.4所示。 • 采用TOP246的多路输出开关电源电路如图8.1.5所示，输 出功率为45W（连续）/60W（峰值）输出电压为：3.3V ± 5%、5V±5%、12V±7%、18V±7%、30V±8%。
8.1 开关电源电路设计
• 8.1.1 基于TOPSwitch-GX的六端单片开关电源电 路 • 1. TOPSwitch- GX的主要技术性能与特点 的主要技术性能与特点 • TOPSwitch-GX系列是Power Integrations（PI） 公司生产的第四代单片开关电源集成电路，有 TOP242P～TOP244P、TOP242G～TOP244G、 TOP242R～TOP250R、TOP242Y～TOP250Y、 TOP242F～TOP250F多种型号，是PI公司的主流 产品之一。开关频率为132kHz，输出功率从 9W～290W。可以通过控制进入低功耗/唤醒模式， 当输入交流电压是230V时，在远程关断模式芯片 的功耗仅为160mW。
（a）TO-220-7C封装 （b）TO-262/263-7C封装 （c）DIP-8B /SMD-8B封装 图8.1.1 TOPSwitch- GX系列产品引脚封装形式
• 引脚端D(DRAIN)为高电压功率MOSFET漏极输出； • 引脚端S(SOURCE)为高电压功率MOSFET源极，初级控 制电路公共端和参考点； • 引脚端C(CONTROL)为误差放大器和反馈电流输入端， 对占空因数进行控制；引脚端L(LINE-SENSE)(仅Y、R或 者F封装有此引脚端)为线路检测端，用于过电压（OV） 保护、欠电压（UV）保护、线路前馈、远程导通／关断 （ON/OFF）和同步，连接到S引脚端，所有在这个引脚 端的功能不使能； • 引脚端X(EXTERNAL CURRENT LIMIT) (仅Y、R或者F封 装有此引脚端)用于外部电流限制调节、远程导通／关断 （ON/OFF）和同步，连接到S引脚端，所有在这个引脚 端的功能不使能；
• 引脚端M(MULTI-FUNCTION)(仅P或者G封装有此引脚端) 组合在Y封装中的L和X引脚端的功能，用于过电压（OV） 保护、欠电压（UV）保护、外部电流限制调节、线路前 馈、远程导通／关断（ON/OFF）和同步，连接到S引脚 端，所有在这个引脚端的功能不使能； • 引脚端F(FREQUENCY)(仅Y、R或者F封装有此引脚端)用 来选择开关频率，连接这个引脚端到S引脚端，开关频率 为132kHz，连接这个引脚端到C引脚端，开关频率为 66kHz；对于P和G封装，开关频率在芯片内部设置为 132kHz。
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• 2. TOPSwitch- GX的引脚功能与封装形式 的引脚功能与封装形式 • TOPSwitch-GX系列产品采用Y封装TO-220-7C，F封装 TO-262-7C、R封装TO-263-7C、P封装DIP-8B（P）和G 封装SMD-8B（G），引脚封装形式如图8.1.1所示，引脚 端功能如下：