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TOP204单片开关电源IC的原理及使用

本站为您提供的TOP204单片开关电源IC的原理及应用,开关电源自20世纪70年代开始应用以来,涌现出许多功能完备的集成控制电路,使开关电源电路日益简化,工作频率不断提高,效率大大提高,并为电源小型化提供了

开关电源自20世纪70年代开端使用以来,涌现出许多功用齐备的集成操控电路,使开关电源电路日益简化,作业频率不断进步,功率大大进步,并为电源小型化供给了宽广的远景。三端离线式脉宽调制单片开关集成电路TOP(Threeterminaloffline)将PWM操控器与功率开关MOSFET合二为一封装在一起,已成为开关电源IC开展的干流。选用TOP开关集成电路规划开关电源,可使电路大为简化,体积进一步缩小,本钱也显着下降。
TOP开关电源IC结构:
  TOP开关集各种操控功用、维护功用及耐压700V的功率开关MOSFET于一体,选用TO?220或8脚DIP封装。少量选用8脚封装的TOP开关,除D、C两引脚外,其他6脚实践连在一起,作为S端,故仍系三端器材。三个引出端分别是漏极点D、源极点S和操控端C。其间,D是内装MOSFET的漏极,也是内部电流的检测点,起动操作时,漏极点由一个内部电流源供给内部偏置电流。操控端C操控输出占空比,是差错放大器和反应电流的输入端。在正常操作时,内部的旁路调整端供给内部偏置电流,且能在输入反常时,主动确定维护。源极点S是MOSFET的源极,一起是TOP开关及开关电源初级电路的公共接地点及基准点。


作业原理:
  TOP包含10部分,其间Zc为操控端的动态阻抗,RE是差错电压检测电阻。RA与CA构成截止频率为7kHz的低通滤波器。首要特点是:


(1)前沿消隐规划,推迟了次级整流二级管反向康复发生的尖峰电流冲击;


(2)主动重起动功用,以典型值为5%的主动重起动占空比接通和关断;


(3)低电磁搅扰性(EMI),TOP系列器材选用了与外壳的源极相连,使金属底座及散热器的dv/dt=0,然后下降了电压型操控方法与逐周期峰值电流约束;


(4)电压型操控方法与逐周期峰值电流约束。


下面扼要叙说一下:


(1)操控电压源
  操控电压Uc能向并联调整器和门驱动极供给偏置电压,而操控端电流Ic则能调理占空比。操控端的总电容用Ct表明,由它决议主动重起动的守时,一起操控环路的补偿,Uc有两种作业形式,一种是滞后调理,用于起动和过载两种状况,具有推迟操控效果;另一种是并联调理,用于别离差错信号与操控电路的高压电流源。刚起动电路时由D?C极之间的高压电流源供给操控端电流Ic,以便给操控电路供电并对Ct充电。


(2)带隙基准电压源
  带隙基准电压源除向内部供给各种基准电压之外,还发生一个具有温度补偿并可调整的电流源,以确保准确设定振动器频率和门极驱动电流。


(3)振动器
  内部振动电容是在设定的上、下阈值UH、UL之间周期性地线性充放电,以发生脉宽调制器所需求的锯齿波(SAW),与此一起还发生最大占空比信号(DMAx)和时钟信号(CLOCK)。为减小电磁搅扰,进步电源功率,振动频率(即开关频率)规划为100kHz,脉冲波形的占空比设定为D。


(4)放大器
  差错放大器的增益由操控端的动态阻抗Zc来设定。Zc的改动规模是10Ω~20Ω,典型值为15Ω。差错放大器将反应电压UF与5.7V基准电压进行比较后,输出差错电流Ir,在RE上构成差错电压UR。


(5)脉宽调制器(PWM)
  脉宽调制器是一个电压反应式操控电路,它具有两层意义。榜首、改动操控端电流Ic的巨细,即可调理占空比D,完成脉宽调制。第二、差错电压UR经由RA、CA组成截止频率为7kHz的低通滤波器,滤掉开关噪声电压之后,加至PWM比较器的同相输入端,再与锯齿波电压UJ进行比较,发生脉宽调制信号UB。


(6)门驱动级和输出级
  门驱动级(F)用于驱动功率开关管(MOSFET),使之按必定速率导通,然后将共模电磁搅扰减至最小。漏?源导通电阻与产品型号和芯片结温有关。MOSFET管的漏?源击穿电压U(bo)ds≥700V。


(7)过流维护电路
  过流比较器的反相输入端接阈值电压ULIMIT,同相输入端接MOSFET管的漏极。此外,芯片还具有初始输入电流约束功用。刚通电时可将整流后的直流约束在0.6A或0.75A。


(8)过热维护电路
  当芯片结温TJ>135℃时,过热维护电路就输出高电平,将触发器Ⅱ置位,Q=1,Q=0,关断输出级。此刻进入滞后调理形式,Uc端波形也变成起伏为4.7V~5.7V的锯齿波。若要重新起动电路,需断电后再接通电源开关;或许将操控端电压降至3.3V以下,到达Uc(reset)值,再使用上电复位电路将触发器Ⅱ置零,使MOSFET康复正常作业。


(9)关断/自起动电路
  一旦调理失控,关断/主动重起动电路立即便芯片在5%占空比下作业,一起堵截从外部流入C端的电流,Uc再次进入滞后调理形式。假使毛病己扫除,Uc又回到并联调理形式,主动重新起动电源康复正常作业。主动重起动的频率为1.2Hz。



(10)高压电流源
  在起动或滞后调理形式下,高压电流源经过电子开关S1给内部电路供给偏置,而且对Ct进行充电。电源正常作业时S1改接内部电源,将高压电流源关断。
当TOP开关起动操作时,在操控端环路振动电路的操控下,漏极点有电流流入芯片,供给开环输入。该输入经过旁路调整器、差错放大器时,由操控端进行闭环调整,改动Ir,经由PWM操控MOSFET的输出占空比,最终到达动态平衡。



TOP开关的典型使用


12V/30W小功率开关电源
  12V/30W小功率开关电源原理图如图2所示。该电源特性是:简略,直接可与220V沟通电源衔接,经桥式整流电容滤波后发生300V直流高电压起动开关电源作业。而且重量轻、体积小,接线简略外围元件少。


  该电路特点是使用三极管Q1,二极管D8及电阻R5、R6组成过低压维护电路,当输入电压下降到必定程度时,Q1导通,操控端C电位下降,TOP开关封闭,开关电源没有输出。


(1)输入电路
  电网沟通220V输入电压经桥式整流、电容滤波后发生300V直流高压起动开关电源作业。


(2)电源变换器部分
  在该电路中,T2为高频变压器,其间 N1为初级绕组(35T),N2为反应绕组(15T),N3为次级阻隔输出绕组(7T)
  开关电源作业后,反应绕组N2经整流、滤波、限流后送至TOP开关操控极C,以调整TOP开关内部PWM占空比。当因某种原因如负载变轻引起输出电压升高时,N2电压将升高,即流入TOP开关控

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