TOPSwitch--Ⅱ的管腳排列如圖所示。它有三種封裝形式。其中,,TO-220封裝自帶小散熱板,,屬于典型的三端器件,。其外形與7800系列三端線性穩(wěn)壓器相同。DIP--8封裝和SMD-8封裝各有8個(gè)引腳,但均可簡化成3個(gè);二者的區(qū)別是DIP-8可配8腳IC插座,SMD-8則為表面貼片,,不需要打孔焊接。
TOPSwitch--Ⅱ的3個(gè)管腳分別為控制端C(Con— trol),、源極S(Source),、漏極D(Drain)。其中,,控制端的作用有4個(gè):
(1)利用控制電流Ic的大小來調(diào)節(jié)占空比 D,,當(dāng)Ic從6.0mA減到2.0mA時(shí),D就由1.7%增至67%,,比例系數(shù)(即脈寬調(diào)制增益)為 K=ΔD/ ΔC=(1.7%-67%)/ 6.0mA-2.0mA=-16.3%mA≈-16%mA
(2)與內(nèi)部并聯(lián)調(diào)整器/誤差放大器相連,,能為芯片提供正常工作所需的偏流;
(3)該端還作為電源支路和自動重啟/補(bǔ)償電容的連接點(diǎn),,通過外接旁路電容來決定自動重啟動的頻率;
(4)對控制回路進(jìn)行補(bǔ)償,。
控制電壓Uc的典型值應(yīng)為5.7V,,極限電壓UCM=9V,控制端的最大允許電流,,ICM=100mA,。漏極與片內(nèi)功率開關(guān)管的漏極連通,漏一源擊穿電壓U(BR)DS≥700V,。源極S則接內(nèi)部功率開關(guān)管的源極,,還與小散熱片接通(僅對TO--220封裝而言),作為初級電路的公共地,。對于DIP-8和SMD-8封裝,,都設(shè)計(jì)了6個(gè)S端,它們在內(nèi)部是連通的,。區(qū)別只是左邊的3個(gè)S端作為信號地接旁路電容的負(fù)極,,右邊的3個(gè)S端則稱為高壓返回端(HV RTN),,即功率地。安裝印刷板時(shí)應(yīng)將它們焊到地線區(qū)域的不同位置上,,這樣即可避免大電流通過功率地線所形成的壓降對控制端產(chǎn)生的干擾,。
TOPSwitch--Ⅱ的內(nèi)部框圖如下圖所示,主要包括10個(gè)部分:(1)控制電壓源,;(2)帶隙基準(zhǔn)電壓源,;(3)振蕩器;(4)并聯(lián)調(diào)整器/誤差放大器,;(5)脈寬調(diào)制器,;(6)門驅(qū)動級和輸出級;(7)過流保護(hù)電路,;(8)過熱保護(hù)及上電復(fù)位電路,;(9)關(guān)斷/自動重啟動電路;(10)高壓電流源,。圖中,,Zc為控制端的動態(tài)阻抗;RE為誤差電壓檢測電阻,;RA與CA構(gòu)成截止頻率為7kHz的低通濾波器,。TOPSwitch--Ⅱ的基本原理是利用反饋電流Ic來調(diào)節(jié)占空比D,從而達(dá)到穩(wěn)壓的目的,。
TOPSwitch—Ⅱ系列產(chǎn)品具有以下顯著著特點(diǎn):
(1)將脈寬制(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(guān)場效應(yīng)管(MOSFET),、自動偏值電路,、保護(hù)電路、高壓啟動電路和環(huán)路補(bǔ)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(shí)現(xiàn)了無工頻變壓器、隔離,、反激式開關(guān)電源的單片集成化,,使用安全可靠。由于采用CMOS電路,,使器件功耗顯著降低,。它不需要外接大功率的過流檢測電阻,外部也不必?fù)?dān)供啟動時(shí)的偏值電流,。
(2)它屬于漏極開路輸出并且利用電流來線性調(diào)節(jié)占空比的AC/DC電源變換器,,即電流控制型開關(guān)電源。
(3)輸入交流電壓和頻率的范圍極寬,。作固定電壓輸入時(shí)可選110V/115V/230V交流電,,允許變化±15%,;在寬范圍電壓輸入時(shí),適配85~265V交流電,,但POM值要比前者降低40%,,這是因?yàn)楹笳叩墓ぷ鳁l件更為苛刻,必須對輸出功率加以限制,。輸入頻率范圍是47~440HZ,。以由TOP223Y構(gòu)成的開關(guān)電源模塊為例,其電壓調(diào)整率(又稱線性調(diào)整率)SV=±0.7%,,負(fù)載調(diào)整率(亦稱電流調(diào)整率)S1=±1.1%(均為典型值),。若采用光耦反饋式并且外接由可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器TL431構(gòu)成的誤差放大器,則SV,、S1分別可以達(dá)到±0.2%,。
(4)TOPSwitch—Ⅱ只有三個(gè)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(gòu)成無工頻變壓器的反激式開關(guān)電源,。為完成多種控制、偏值及保護(hù)功能,,其控制端屬于多功能引出端,,實(shí)現(xiàn)了一腳多用。它具有連續(xù)和不連續(xù)兩種工作模式,。反饋電路有4種基本類型,,能構(gòu)成各種普通型或精密型開關(guān)電源。
(5)開關(guān)頻率的典型值為100KHZ,,允許范圍是90~110KHZ,,占空比調(diào)節(jié)范圍是1.7%~67%。
(6)外圍電路簡單,,成本低廉,。外部僅需整流濾波器、高頻變壓器,、漏極鉗位保護(hù)電路、反饋電路和輸出電路,。由 TOPSwitch—Ⅱ構(gòu)成5W以上的開關(guān)電源,,在成本上可與相同功率的線性集成穩(wěn)壓電源相競爭。
(7)電源效率高,。由于芯片本身功耗很低,,電源效率可達(dá)80%左右,最高能達(dá)到90%,,因此被譽(yù)為“綠色”(節(jié)能型)電源,。
(8)若將它配以低壓差線性集成穩(wěn)壓器,,則可構(gòu)成一種新型復(fù)合式開關(guān)電源,既保留了開關(guān)電源體積小,、效率高之優(yōu)點(diǎn),,又具有線性穩(wěn)壓電源穩(wěn)定性好、紋波電壓低等優(yōu)良特性,。此外,,它還適配L4960/L4970A系列可調(diào)式單片關(guān)式集成穩(wěn)壓器,組成電壓連續(xù)可調(diào),、大電流輸出的復(fù)合式開關(guān)電源,。
(9)采用這種芯片能夠降低開關(guān)電源所產(chǎn)生的電磁干擾(EMI)。
(10)其工作溫度范圍是0~70℃,,芯片最高結(jié)溫TJM=135℃,。
附表 TOPSwitch—Ⅱ的產(chǎn)品分類及最大輸出功率POM