TOPSwitch-FX系列單片機電源集成電路廣泛應(yīng)用于各種通用及專用開關(guān)電源,、待機電源,、開關(guān)電源模塊中。
一,、能進行外部限流的12V,、30W開關(guān)電源
由TOP234Y構(gòu)成12V、30W高效開關(guān)電源的電路如圖1所示,。其交流輸入電壓范圍是AC85～265V,，滿載時電源效率可達80%。交流電壓u依次經(jīng)過電磁干擾（EMI）濾波器（C10，L1）,、輸入整流濾波器（BR,，C1）獲得直流高壓UI。UI經(jīng)過R1和R2分壓后接M端,，能使極限電流隨UI升高而降低,。R1可提供電壓前饋信號，當(dāng)UI偏高時能自動降低最大占空比,，以減小輸出紋波,。R2為電流極限設(shè)定電阻，所設(shè)定的Ilimit≈0.7Ilimit=0.7×1.5A=1.05A,，略高于低壓輸入時的峰值電流Ip值,。這里將系數(shù)取0.7是考慮到TOP234Y在寬范圍輸入時，最大連續(xù)輸出功率Pom=45W,而實際輸出功率P'om=30M,，即P'om/Pom=30/45=0.67≈0.7,。采用這種設(shè)計方法允許高頻變壓器選用尺寸較小的磁芯，通過增加初級電感量Lp來降低TOP234Y的功耗,，并防止出現(xiàn)磁飽和現(xiàn)象,。此外，由于采用了降低Dmax的電壓前饋技術(shù)即使輸入電壓UI和初級感應(yīng)電壓UOR較高,，開關(guān)電源也能正常工作,。它允許使用成本的R，C,，VD型漏極鉗位電路（R3,，C7，VD1）,，以替代價格較高的TVS（瞬態(tài)電壓抑制器）,、VD型鉗位電路，用于吸收在TOP234Y關(guān)斷時由高頻變壓器漏感產(chǎn)生的尖峰電壓,，對漏極起到保護作用,。
次級電壓經(jīng)過VD2，C2,，C3,，L2和C4整流濾波后,，獲得+12V,、2.5A的穩(wěn)壓輸出。為減小整流管的損耗,，VD2采用MBR1060型10A/60V肖特基二極管,。C9和R7并聯(lián)在VD2兩端,，能防止VD2在高頻開關(guān)狀態(tài)下產(chǎn)生自激振蕩（振鈴）。當(dāng)開關(guān)電源空載時,，TOPSwitch-FX能采用跳過周期的方式進一步降低最大輸出占空比,，使得Dmax<1.5%，因此,，在輸出端無須接假負載,，這樣還可降低空載或待機狀態(tài)下的功耗,。
該電源采用帶穩(wěn)壓管的光耦反饋電路,。IC2為LTV817A型線性光耦合器。VDZ采用1N5240C型穩(wěn)壓管,，其穩(wěn)定電壓Uz=10（1±0.02）V。光耦中LED的正向壓降UF≈1V.輸出電壓由下式確定：
Uo=Uz+UF+UR4
現(xiàn)將其穩(wěn)壓原理分析如下：當(dāng)由于某種原因致使Uo↑,，Uo>U2+UF+UR4時,，所產(chǎn)生的誤差電壓Ur'=Uo-（Uz+UF+UR4）就令LED的IF↑,，經(jīng)過光耦后,，接收管的IE↑，使得控制端電流Ic↑,，而占空比D↓,，導(dǎo)致Uo↓，為而實現(xiàn)了穩(wěn)壓目的,。反之，Uo↓→IF↓→IE↓→Ic↓→D↑→Uo↑,，同樣起到穩(wěn)壓作用。
1N5240C的穩(wěn)定電流典型值為20mA,，取R4=150Ω時只能供給6.7mA的電流,，進一步增加電阻值會受到LED工作電流IF（通常為3.5～7mA）的限制。為此,，另由電阻R6提供13.3mA的工作電流,，使VDz的穩(wěn)定電流Iz=3.7mA+13.3mA=20mA，其穩(wěn)壓特性也得到了改善,。反饋繞組電壓經(jīng)過VD3和C6整流濾波后,，產(chǎn)生12V的反饋電壓，經(jīng)過IC2給TOP234Y的控制端提供偏壓,。C5是旁路電容,，它還與R5構(gòu)成控制環(huán)路的補償電路,。
二、多路輸出的35W機頂盒開關(guān)電路
具有5路輸出的35W機頂盒開關(guān)電源電路如圖2所示,。這5路電壓分別為：Uo1(+30V,100mA),，Uo2(+18V,550mA)，Uo3(+5V,，2.5A),，Uo4（+3.3V，3A）,，Uo5(-5V,100mA)。其中,，+5V和+3.3V作為主輸出,，其余各路均為輔輸出。當(dāng)交流輸入電壓u=220(1±0.15)V時,，總輸出功率達38.5W,；若采用寬范圍電壓輸入（u=85～265V AC）,總輸出功率就降成25W，可用作機頂盒（Set-top Box）,、錄像機（VCR）,、攝錄像機（CVCR）和DVD中的開關(guān)電源。該電源采用3片IC：TOP233Y（IC1）,，光耦合器LTV817A（IC2）,；可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器TL431C（IC3）。為減小高頻變壓器體積和增強磁場耦合程度,，次級繞組采用了堆疊式繞法,。由R4和C14構(gòu)成的吸收回路可降低射頻噪聲對電視機等視頻設(shè)備的干擾。必要時還可將開關(guān)頻率選擇端（F）改接控制端（C）,，選擇半頻方式,，以進一步降低電視機對視頻噪聲的敏感程度。
R6,，R7和R8為比例反饋電阻,，使5V和3.3V電源按照一定的比例進行反饋，這兩路輸出的負載調(diào)整率均可達±5%,。R9和C16構(gòu)成TL431C的頻率補償網(wǎng)絡(luò),。C17為軟啟動電容，取C17=22μF時可增加4ms的軟啟動時間,，再加上本身已有10ms的軟啟動時間,，總共為14ms。其余各路輸出未加反饋,，輸出電壓均由高頻變壓器的匝數(shù)比來確定,。因-5V電源的輸出功率很低,，現(xiàn)通過電阻R2和穩(wěn)壓管VDz2進行電壓調(diào)節(jié)。R9是+30V輸出的假負載,，它能降低該路的空載及輕載電壓,。鑒于5V，3.3V和18V電源的輸出功率較大,，三者都增加了后級LC濾波器（L3和C9,，L4和C11，L2和C7）,，以減小輸出紋波電壓。
TOP233Y具有頻率抖動特性,，這對降低電磁干擾很有幫助,。另外，再合理地選擇安全電容C15和EMI濾波器（C6,，L1）的元件值,，就能使開關(guān)電源產(chǎn)生的電磁輻射達到CISPR22（FCCB）國際標(biāo)準(zhǔn)。將C15的一端接U1的正極,，能把TOP233Y的共模干擾減至最小,。須要指出，C15和C6都稱作安全電容,，區(qū)別只是C15接在高壓與地之間,，能濾除初、次級耦合電容產(chǎn)生的共模干擾,，在IEC950國際標(biāo)準(zhǔn)中稱之為“Y電容",。C6則接在交流電源進線端，專門濾波電網(wǎng)線之間的串模干擾,，被稱作“X電容”,。
為承受可能從電網(wǎng)線竄入的雷擊電壓，在交流輸入端還并聯(lián)只標(biāo)稱電壓U1mA=275V的壓敏電阻器VSR,。U1mA表示當(dāng)壓敏電阻器上通過1mA的直流電流時,，元件兩端的電壓值,。
三,、5V和3.3V輸出的17W PC待機電源
能提供5V，2A和3.3V,，2A兩路主輸出的PC機待機電源電路如圖3所示,。該電源還以最低成本增加了15V，30mA的輔輸出,。電路中使用一片TOP232Y型單片機開關(guān)電源,，總輸出功率為17.05W,。直流輸入電壓的范圍是200～375V。亦可選220/110V AC固定輸入電壓,，只須接入整流濾波器,，而無須加輸入倍壓器對110V AC進行倍壓整流。該設(shè)計充分發(fā)揮了TOP232Y的軟啟動,、欠壓保護,、嚴(yán)格的限流特性和開關(guān)頻率高等優(yōu)良特性，使得高頻變壓器可選EE19型磁芯,。此外,，由于TOP232Y增加了高壓漏極端與低壓端的間距，減小了引腳之間的漏電,，因此電源能在較惡劣的環(huán)境下使用,。C1為直流高壓的高頻退耦電容，當(dāng)U1與待機電源距離很近時可省去C1,。線路檢測電路R1用于設(shè)定欠壓值UUV,。取R1=3.9MΩ時，UUV=IUV·R1=50μA×3.9MΩ=UI>195V DC時,，才重新接通電源,。
反饋繞組電壓經(jīng)過VD4和C6整流濾波后產(chǎn)生15V的反饋電壓，一方面作為+15V輸出（未與初級隔離）,，另一方面還經(jīng)過光敏三極管給TOP232Y的控制端提供偏壓,。R4，R6和R7均為取樣電阻,，用來檢測3.3V和5V輸出電壓的變化量,。R2是LED的限TL431C提供偏流。C8為軟啟動電容,，能消除剛接通電源時產(chǎn)生的電壓過沖現(xiàn)象,。空載時利用TOP232Y跳過周期的特性,，可以滿足PC機待機電源低功耗的指標(biāo),。