OSwichⅡ的開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)

泥基于TOP密Switc攤h承Ⅱ銷(xiāo)的開(kāi)關(guān)電源堵設(shè)計(jì)

射1引言稅給功率開(kāi)關(guān)管能、PWM控輝制器和高頻謀變壓器是開(kāi)堪關(guān)電源必不瓶可少的組成該部分。傳統(tǒng)據(jù)的開(kāi)關(guān)電源今一般均采用梢分立的高頻忽功率開(kāi)關(guān)管問(wèn)和多引腳的雨P(guān)WM集成糊控制器，例曾如采用UC懂3842＋頭MOSFE綱T是國(guó)內(nèi)小晌功率開(kāi)關(guān)電燥源中較為普魔及的設(shè)計(jì)方橫法。扇90年代以澆來(lái)，出現(xiàn)了桐PWM/M臥OSFET蜻二合一集成擊芯片，他大勇大降低了開(kāi)朽關(guān)電源設(shè)計(jì)蔥的復(fù)雜性，窮減少了開(kāi)關(guān)挑電源設(shè)計(jì)所呼需的時(shí)間，摘從而加快了跑產(chǎn)品進(jìn)入市屢場(chǎng)的速度。膠乖二合一集成脅控制芯片多撤采用3腳，叉4腳，5腳涌，7腳和8糟腳封裝，其技中美國(guó)功率丈集成公司于幼97年推出戀的三端脫線楚式TOPS孟witch怠營(yíng)Ⅱ匆系列二合一粉集成控制器氧件，是該類劈器件的代表配性產(chǎn)品。美2TOP漁Switc郊h帽Ⅱ嚇器件簡(jiǎn)介膜TOPSw丘itch系冬列器件是三豪端脫線式P螞WM開(kāi)關(guān)（碧Three禮－term兄inal把Off－l許ineP槐WMSw脹tich）抄的英文縮寫(xiě)醉。TOPS默witch今系列器件僅溪用了3個(gè)管邁腳就將脫線匪式開(kāi)關(guān)電源溝所必需的具幸有通態(tài)可控脖柵極驅(qū)動(dòng)電丹路的高壓N偵溝道功率的泛MOS場(chǎng)效漫應(yīng)管，電壓面型PWM控友制器，10闖0kHz高棉頻振蕩器，壯高壓?jiǎn)?dòng)偏燃置電路，帶微隙基準(zhǔn)，用匯于環(huán)路補(bǔ)償啦的并聯(lián)偏置攪調(diào)整器以及拌誤差放大器拿和故障保護(hù)扯等功能全部興組合在一起恰了。外TOPSw結(jié)itch藏Ⅱ幼系列器件是鬼TOPSw遙itch的謊升級(jí)產(chǎn)品，跑同后者相比冷，內(nèi)部電路腳做了許多改龍進(jìn)，器件對(duì)健于電路板布嗚局以及輸入陰總線瞬變的飛敏感性大大轟減少，故設(shè)駕計(jì)更為方便藍(lán)，性能有所組增強(qiáng)。其型舞號(hào)包括TO酷P221－慌TOP22暖7，內(nèi)部結(jié)筑構(gòu)如圖1所杠示矛[1]義。勤TOPSw催itch弄Ⅱ強(qiáng)是一個(gè)自偏紹置、自保護(hù)炮的電流－占棉空比線性控太制轉(zhuǎn)換器。心由于采用C運(yùn)MOS工藝太，轉(zhuǎn)換效率撥與采用雙集析成電路和分肌立元件相比紡，偏置電流遺大大減少，僵并省去了用迎于電流傳導(dǎo)昌和提供啟動(dòng)柳偏置電流的賀外接電阻。蠟加漏極連接笑內(nèi)部MOS揚(yáng)FET的漏各極，在啟動(dòng)宋時(shí)，通過(guò)內(nèi)懲部高壓開(kāi)關(guān)馳電流源提供法內(nèi)部偏置電溝流。鬼源極連接嘴內(nèi)部MOS刮FET的源壤極，是初級(jí)著電路的公共玩點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)闊。壞控制極誤腎差放大電路邁和反饋電流掏的輸入端。餐在正常工作寧時(shí)，由內(nèi)部脖并聯(lián)調(diào)整器剪提供內(nèi)部偏本流。系統(tǒng)關(guān)爽閉時(shí)，可激深發(fā)輸入電流弟，同時(shí)也是旦提供旁路、鼠自動(dòng)重啟和投補(bǔ)償功能的膚電容連接點(diǎn)丟。役控制電壓泛控制極的電壇壓V釣c堵給控制器和淺驅(qū)動(dòng)器供電趟或提供偏壓?jiǎn)?。接在控制功極和源極之堵間的外部旁曉路電容C藏T足，為柵極提書(shū)供驅(qū)動(dòng)電流閣，并設(shè)置自襲動(dòng)恢復(fù)時(shí)間斃及控制環(huán)路犁的補(bǔ)償。在聾正常工作（齒輸出電壓穩(wěn)裳定）時(shí)，反饑饋控制電流敲給V前c箱供電，并聯(lián)基穩(wěn)壓器使V駕c部保持在4.鄉(xiāng)7V。在啟揮動(dòng)時(shí)，控制晝極的電流由悼?jī)?nèi)部接在漏膽極和控制極害之間的高壓土開(kāi)關(guān)電流源葡提供?？刂朴跇O電容C穗T要放電至閾值應(yīng)電壓以下時(shí)太，輸出MO稅SFET截害止，控制電勸路處于備用是方式。此時(shí)移高壓電流源俘接通，并再志次給電容C盈T池充電。通過(guò)艙高壓電流源劇的接通和斷枯開(kāi)，使V豈c文保持在4.妥7－5.7未V之間。狗帶隙基準(zhǔn)婆TOPSw惡itch桑Ⅱ騰內(nèi)部電壓取綁自具有溫度再補(bǔ)償?shù)膸度龌鶞?zhǔn)電壓。密此基準(zhǔn)電壓筐也能產(chǎn)生可最微調(diào)的溫度暮補(bǔ)償電流源舟，用來(lái)精確莊地調(diào)節(jié)振蕩扣器的頻率和距MOSFE閱T柵極驅(qū)動(dòng)京電流。畜振蕩器內(nèi)表部振蕩器通斃過(guò)內(nèi)部電容川線性地充電專放電，產(chǎn)生救脈寬調(diào)制器脖所需的的鋸徑齒波電壓。鑒為了降低E帆MI并提高閥電源的效率怖，振蕩器額察定頻率為1我00kHz張。搜脈寬調(diào)制器抓流入控制城極的電流在踐RE兩端產(chǎn)嗚生的壓降，怠經(jīng)RC電路扣濾波后，加激到PWM比攔較器的同相切輸入端，與墻振蕩器輸出贈(zèng)的鋸齒波電瘦壓比較，產(chǎn)猾生脈寬調(diào)制鄰信號(hào)，該信炕號(hào)驅(qū)動(dòng)輸出狹MOSFE既T實(shí)現(xiàn)電壓潤(rùn)型控制。正杜常工作時(shí)，奏內(nèi)部MOS妥FET輸出氧脈沖的占空洞比隨著控制視極電流的增逐加而線性減蹦少，如圖2躍所示前[1]游。逢?yáng)艠O驅(qū)動(dòng)器保柵極驅(qū)動(dòng)狗器以一定速仔率使輸出M健OSFET棗導(dǎo)通。為了奏提高精確度樣，柵極驅(qū)動(dòng)神電流還可以狹進(jìn)行微調(diào)逐敵周限流。逐淚周限流電路健用輸出MO東SFET的婦導(dǎo)通電阻作姓為取樣電阻拘，限流比較鑒器將MOS頂FET導(dǎo)通竿時(shí)的漏源電宏壓與閾值電磨壓VI陵LIMIT粉進(jìn)行比較。喜漏極電流過(guò)蹄大時(shí)，漏源丟電壓超過(guò)閾翅值電壓，輸劈出MOSF凱ET關(guān)斷，盒直到下一個(gè)鋼周期，輸出脂MOSFE伍T(mén)才能導(dǎo)通賠。朋誤差放大器邁誤差放大于器的電壓基落準(zhǔn)取自溫度更補(bǔ)償帶隙基層準(zhǔn)電壓；誤升差放大器的廚增益則由控雙制極的動(dòng)態(tài)支阻抗設(shè)定。布象系統(tǒng)關(guān)閉/鹽自動(dòng)重動(dòng)暫為了減少功糾耗，當(dāng)超過(guò)鼻調(diào)整狀態(tài)時(shí)鮮，該電路將書(shū)以5％的占道空比接通和才關(guān)斷電源。涂虜過(guò)熱保護(hù)策當(dāng)結(jié)溫超過(guò)舌熱關(guān)斷溫度貪（135奧℃扯）時(shí)，模擬路電路將關(guān)斷抖輸出MOS濃FET。倍高壓偏流源診在啟動(dòng)期熟間，該電流樸源從漏極偏判置TOPS只witch作點(diǎn)Ⅱ扮，并對(duì)控制妻極外界電容名C告T繡充電?？试赥OPS謝witch談?lì)櫌蜓硐盗兄?，T涌OP225思－TO有P227采厘用TO－2燭20封裝形糊式，而TO甲P221－榜TOP22坑4則有TO捆－220和汗DIP－8鏈，SMD－濃8三種封裝群形式，如圖魄3所示哭[1]默?？紤]到D梢IP－8和怖SMD－8版的散熱情況敢，采用這2穿種封裝形式攤的器件輸出聲功能要適當(dāng)希降低。易3TOP涉Switc影h歌Ⅱ組應(yīng)用于反激賊式功率變換賓電路驟在開(kāi)關(guān)電源頑電路中，基即本類型有5溝種：?jiǎn)味朔慈ぜな?、單端壩正激式、推洽挽式、半橋緣式和全橋式俯。?duì)于10冒0W以下的拆開(kāi)關(guān)電源，嫩多采用單端貞反激式變換攝器，反激式渠功率變換電朝路中的變壓劣器，除了起毀隔離作用之欣外，還具有白儲(chǔ)能的功能鋪。反激式功融率變換電路若結(jié)果比較簡(jiǎn)簽單，輸出電找壓不受輸入幻電壓的限制狠，亦可提供龍多路電壓輸讀出。TOP掩Switc趙h男Ⅱ消系列應(yīng)用于匙單端反激式悔變換器，典閘型用法如圖植4所示脆[2]言。懇在圖4中，曲（a）將偏乘置線圈通過(guò)反限流電阻直激接作為T(mén)O替PSwit核ch籮Ⅱ幼控制極的輸訴入；（b）覺(jué)在（a）的筋基礎(chǔ)上增加允了穩(wěn)壓管，懂是（a）的算增強(qiáng)型；（崇c）中輸出駱電壓通過(guò)光銹耦作用于T燙OPSwi工tch賤Ⅱ狐控制極，在糕輸出電壓反驕饋精度上有回所提高；（趣d）在（c饑）基礎(chǔ)上增假加了精密基挪準(zhǔn)TL43搜1，使得輸苗出穩(wěn)壓精度頓和負(fù)載調(diào)整鮮率都能獲得膏較高的精度壩。4種變換杜電路的效果罵如表1所示緒。瑞4應(yīng)用實(shí)技例姻圖5為輸入束電壓為85贈(zèng)－265V盛，輸出為1能5V的反激侄式開(kāi)關(guān)電源暈實(shí)際電路。秋其采用圖4佳中（d）的姿反饋電路形吸式。垃交流電壓經(jīng)抓整流橋V講2沃整流和C胖2網(wǎng)濾波后，產(chǎn)島生的高壓直偏流電壓加至灣變壓器一端橫，變壓器另討一端與TO艘P224的松漏極相連。奪R閥9浩，C岡8憶和V發(fā)3睛為緩沖吸收郵電路，用以努吸收TOP揪224在關(guān)防斷過(guò)程中由關(guān)于變壓器漏撇感引起的電診壓尖峰過(guò)沖帽。藝偏置線圈經(jīng)殊V銅7見(jiàn)和C牽2薪整流濾波后償產(chǎn)生TOP罰224所需乎的偏置電壓盜；C臥6屈能夠?yàn)V除T富OP224窩內(nèi)部MOS疏FET柵極踐充電電流的攜峰值，確定沈重新啟動(dòng)的圾頻率，并與艷R予1素，R孕2肺一起補(bǔ)償控頓制回路。餡TLP43宵1并聯(lián)穩(wěn)壓室器內(nèi)部包含施2.5V帶娛隙基準(zhǔn)電壓綁、運(yùn)算放大蓬器和驅(qū)動(dòng)器郵，作次級(jí)基哄準(zhǔn)誤差放大帽器用。調(diào)節(jié)寶R誠(chéng)P1竭可對(duì)輸出電詞壓實(shí)現(xiàn)微調(diào)顫。當(dāng)輸出電訊壓受某種原伯因發(fā)生波動(dòng)舟時(shí)，通過(guò)T哈L431等嫂器件組成的刻反饋電路，丘改變流過(guò)光器耦PC81拜7的發(fā)光二露極管的電流貼，從而改變消流入TOP壁224控制娃極的電流，千調(diào)整TOP滿224內(nèi)部卷MOSFE吐T的輸出占總空比，使輸滑出電壓重新券穩(wěn)壓。致5結(jié)語(yǔ)倘采用TOP埋Switc臟h狡Ⅱ罷器件的開(kāi)關(guān)章電源與采用搖分立的MO援SFET功藍(lán)率開(kāi)關(guān)及P溝WM集成控愉制器的開(kāi)關(guān)溪電源相比，茫具有以下特當(dāng)點(diǎn)：祖（1）成本姻低廉排TOPSw且itch類Ⅱ達(dá)采用CMO番S工藝制作居，并在芯片希中集成了盡匹可能多的功晨能，故與傳鑄統(tǒng)的功率開(kāi)典關(guān)電路相比環(huán)，偏置電流蕉顯著降低；蝦開(kāi)關(guān)電源所筐需的功能集乎成于芯片中鞏后，外部的妨電流傳感電洋阻和初始啟甩動(dòng)偏壓電流穗的電路均可象除去，可大轎量減少元器渾件，使產(chǎn)品淚的成本和體榜積均大大減茄少；宏（2）電源稀設(shè)