新型开关芯片TOP224P 在开关电源中的应用-家电-数据之家

新型开关芯片 TOP224P 在开关电源中的应用
张静房国志李文娟李扬
摘要：本文介绍了第二代TOP 开关芯片TOP224P 的工作原理及功能特点，并叙述了其在双路输出开关电源
设计中的具体应用。
关键词：整流滤波占空比
1 引言
美国TOPSWitch 公司生产的第一代TOP 开关芯片在开关电源的设计中已得到了广泛应用。目前，该公
司又最新推出了第二代开关芯片TOPSWitch-Ⅱ系列，与第一代TOP 开关相比，性能有很大提高，AD/DC 效
率高达90%，并具有输出功率范围大，成本低，集成化程度高，电路设计简单等特点。芯片内的许多电路
都作了改进，使开关电源的设计更加容易。本文应用的TOP224P 是TOPSWitch-Ⅱ系列中的芯片。
2 TOP224P 芯片简介
2.1 管脚介绍
该芯片由漏极端、控制端、源极端三个管脚组成。
漏极端(DRAIN 脚)与输出MOSFET 漏极连接。启动时，提供内部偏置电流，控制端(CONTROL 脚)控制输
出占空比，是误差放大器和反馈电流的输入端。正常工作时，由内部并联稳压器提供内部偏置电流，也可
以作电流旁路和自动启动/补偿电路电容的接点，源极端(SOURCE 脚)和输出MOSFET 的源极连接，也是开关
电源初级电路的公共点和参考点。
2.2 芯片内部工作原理介绍
芯片内部工作原理框图如图1 所示。该芯片由MOSFET.PWM 控制器、高压启动电路环路补偿和故障保护
电路等部分组成。具体工作过程如下：在控制端环路振荡电路的控制下，漏极端有电流输入芯片提供开环
输入，该输入通过并联稳压运放误差放大器时，由控制端进行闭环调整，改变IFB，经PWM 控制MOSFET 的
输出占空比，最后达到动态平衡。
图1 芯片内部工作原理框图
2.3 芯片功能特点介绍
TOP224P 是一个自编置、自保护的电流--占空比线性控制转换器。由于采用CMOS 工艺，转换效率与采
用双集成电路和分立元件相比，偏置电流大大减少，省去了用于电流传导和提供启动偏置电流的外接电阻。
在正常工作时，内部MOSFET 输出脉冲的占空比随着CONTROL 脚电流的增加而线性减少。
TOP224P 通过高压电流源的接通和断开，使控制电压VC 保持在4.7-5.7V 之间。芯片内部电压都取自
具有温度补偿的带隙基准电压，能产生可微调的温度补偿电流源，用来精确地调节振荡的频率和MOSFET 的
栅极驱动电流。振荡器额定频率选为100KHz，可降低EMI，提高电源的效率。栅极驱动电流可逐周限流微
调，从而提高精度。
此外，该芯片还有关断/自动重新启动、过热保护等自身保护功能。
3 TOP224P 在双路输出开关电源设计中的应用
3.1 开关电源电路及工作原理
以+5V、+12V、20W 双路输出开关电源为例，电路图如图2 所示。
图2 20W 双路输出开关电源电路图
交流电源电压经BR1 整流和C1 滤波后，产生高压直流电压加至变压器T1 和初级线圈一端，变压器初
级线圈另一端接TOP224P。用VR1 和D1 来箝位变压器漏电感引脚的脉冲前沿尖峰。通过D3、C9、L3、C10
整流滤波，再由7812 稳压块进行稳压后，直接得到+12V 输出电压。变压器次级线圈通过D2、C2、L1、C3
整流滤波后，产生+5V 直流输出电压。R2、VR2 组成一稳压电路，提高负载调整能力。次级线圈T1-4 两端
电压经D4、C4 整流滤波，提供TOP224P 所需的偏置电压。L2、G、C8 可以减弱由变压器原端线圈和原端到
副端等效容性阻抗产生的高压开关波形引起的共模电流。L2、C6 组成电磁干扰滤波器，减弱由变压器原端
梯形电流的基波和高次谐波干扰产生的差模电流。C5、R3 与控制端阻抗ZC 设置自启动周期。

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