TOPSwitch單片開關電源的原理與應用
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[編者按]慮及當前電源技術的發(fā)展，單片型開關電源已開始流行，并且具有強大的生命力，為此我們特邀國內(nèi)著名科技圖書作者沙占友教授等撰寫這篇講座稿，計劃連載5期，以饗讀者。本文也是本刊今年第6期P.271《集成穩(wěn)壓器的應用技術》講座的繼續(xù)。
本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/179619.htm(單片開關電源技術講座之一)
河北科技大學沙占友張英黃麗敏（石家莊050054）
摘要：三端單片開關電源是目前國際90年代才開始流行的新型開關電源芯片。本文闡述其性能特點、工作原理及兩種典型應用電路。
關鍵詞：單片開關電源脈寬調(diào)制誤差放大器光耦反饋
The Principle and Application of TOPSwitch
Single chip Switching Power Supply Abctract:Three ends single chip switching power suply is a new type switching power supply core which has been popular since 1990. This paper introduces properties and principle of the core as well as two types of applicational circuit.
Keywords: Single chip switching power supply,PWM,Error amplifler,Optical courling, Feedback
中圖法分類號：TM94文獻標識碼：A文章標號：02192713(2000)0842404
單片開關電源具有單片集成化、最簡外圍電路、最佳性能指標、能構成無工頻變壓器開關電源等顯著優(yōu)點。美國動力（Power）公司在世界上率先研制成功的三端隔離式脈寬調(diào)制單片開關電源集成電路，被譽為“頂級開關電源”。其第一代產(chǎn)品以1994年推出的TOP100／200系列為代表，第二代產(chǎn)品則是1997年問世的TOPSwitch－Ⅱ。上述產(chǎn)品一經(jīng)問世便顯示出強大的生命力，它極大地簡化了150W以下開關電源的設計和新產(chǎn)品的開發(fā)工作，也為新型、高效、低成本開關電源的推廣與普及創(chuàng)造了良好條件，可廣泛用于儀器儀表、筆記本電腦、移動電話、電視機、VCD和DVD、攝錄像機、手機電池充電器、功率放大器等領域，并能構成各種小型化、高密度、在價格上能與線性穩(wěn)壓電源相競爭的AC／DC電源變換模塊。
1產(chǎn)品分類及性能特點
1.1產(chǎn)品分類
TOPSwitch包括TOP100系列（TOP100Y～TOP104Y），TOP200系列（TOP200Y～TOP202Y，TOP214Y），TOP209／210系列，TOPSwitch－Ⅱ系列（TOP221～TOP227）。TOPSwitch－Ⅱ與第一代產(chǎn)品相比，它不僅在性能上進一步改進，而且輸出功率得到顯著提高，現(xiàn)已成為國際上開發(fā)中、小功率開關電源及電源模塊的優(yōu)選集成電路，其產(chǎn)品分類見表1。
表1TOPSwitch－Ⅱ的產(chǎn)品分類及最大輸出功率POM單位：W
| TO－220封裝（Y） | DIP－8封裝（P）/SMD－8封裝（G） | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 產(chǎn)品型號 | 固定輸入（110/115/230V,AC,±15％） | 寬范圍輸入（85V～265V,AC） | 產(chǎn)品型號 | 固定輸入（110/115/230V,AC,±15％） | 寬范圍輸入（85V～265V,AC） |
| TOP221Y | 12 | 7 | TOP221P/221G | 9 | 6 |
| TOP222Y | 25 | 15 | TOP222P/222G | 15 | 10 |
| TOP223Y | 50 | 30 | TOP223P/223G | 25 | 15 |
| TOP224Y | 75 | 45 | TOP224P/224G | 30 | 20 |
| TOP225Y | 100 | 60 | |||
| TOP226Y | 125 | 75 | |||
| TOP227Y | 150 | 90 | |||
1.2性能特點
⑴將脈寬調(diào)制（PWM）控制系統(tǒng)的全部功能集成到三端芯片中。內(nèi)含脈寬調(diào)制器、功率開關場效應管（MOSFET）、自動偏置電路、保護電路、高壓啟動電路
圖1TOPSwitch的管腳排列
（a）TO－220封裝（b）DIP－8封裝和SMD－8封裝
圖2TOPSwitch－Ⅱ的內(nèi)部結構
和環(huán)路補償電路，通過高頻變壓器使輸出端與電網(wǎng)完全隔離，真正實現(xiàn)了無工頻變壓器、隔離式開關電源的單片集成化，使用安全可靠。
⑵輸入交流電壓和頻率的范圍極寬。作固定電壓輸入時可選110V／115V／230V交流電，允許變化±15％；在寬電壓范圍輸入時，適配85V～265V交流電，但POM值要比前者降低40％。
⑶TOPSwitch－Ⅱ只有3個引出端，可以同三端線性集成穩(wěn)壓器相媲美，能以最簡方式構成無工頻變壓器的反激式普通型或精密型開關電源。開關頻率的典型值為100kHz，允許范圍是90kHz～110kHz，占空比調(diào)節(jié)范圍是1.7％～67％。
⑷外圍電路簡單，成本低廉。芯片本身功耗很低，電源效率可達80％左右。
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