单片TOP223系列开关电源工作原理

文章摘要：(1)控制电压源 控制电压Vc能向并联调整器和门驱动级提供偏置电压，而控制端电流 Ic?则能调节占空比。在C-S极之间外接一只47 μF旁路电容，即可为门驱动级提供电流。控制端的总电容用CT表示，由它决定自动重启动的定时，同时控制环路的补偿。Vc有两种工作模式，一种是滞后调节，用于启动和过载两种情况，具有延迟控制作用；另一种是并联调节，用于分离误差信号与控制电路的高压电流源。电路刚启动时由D-C极之间的高压电流源提供控制端电源Ic，以便给控制电路供电并对CT充电。 （2）带隙基准电压源 带隙基准电压源除向内部提供各种基准电压之外，还产生一个具有温度补偿并可调整的电流源，

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(1)控制电压源  
   　　控制电压Vc能向并联调整器和门驱动级提供偏置电压，而控制端电流 Ic?则能调节占空比。在C-S极之间外接一只47 μF旁路电容，即可为门驱动级提供电流。控制端的总电容用CT表示，由它决定自动重启动的定时，同时控制环路的补偿。Vc有两种工作模式，一种是滞后调节，用于启动和过载两种情况，具有延迟控制作用；另一种是并联调节，用于分离误差信号与控制电路的高压电流源。电路刚启动时由D-C极之间的高压电流源提供控制端电源Ic，以便给控制电路供电并对CT充电。  
   　　
（2）带隙基准电压源  
   　　带隙基准电压源除向内部提供各种基准电压之外，还产生一个具有温度补偿并可调整的电流源，以保证精确设定振荡器频率和门级驱动电流。  
   　　
（3）振荡器  
    　　内部振荡电容是在设定的上、下阈值VH、VL?之间周期性地线性充、放电，以产生脉宽调制器所需要的锯齿波(SAW），与此同时还产生最大占空比信号（DMAx）和时钟信号(CLOCK)。为减小电磁干扰，高电源效率，振荡频率（即开关频率）设计为100 kHz。需要指出，对于TOP系列开关电源 (Ⅱ)?脉冲波形的占空比设定潍D，其最小值D?min＝0.7％，对应于空载；最大值?D?max＝70％，对应于满载。  
   　　
（4）误差放大器  
    　　误差放大器的增益由控制端的动态阻抗?Zc来设定。Zc?变化范围是10~20 Ω，典型值为15 Ω。误差放大器的同相输入端接5.7 V基准电压，作为参考电压。反相输入端接反馈电压?VF?。输出端接的P沟道MOSFRT管等效于一只可调电阻，其阻值用?R′?DS表示。控制电压?Vc经 Zc、R′?DS?、RE分压后获得?VFOIC可直接取自反馈电路，亦可接外部误差放大器的光电耦合反馈电路。误差放大器将反馈电压?VF?与 5.7 V基准电压进行比较后，输出误差电流?Ir，在RE上形成误差电压Vr?。  
　　

（5）脉宽调制器（PWM）  
  　　脉宽调制器是一个电压反馈式控制电路，它具有两层含义，第一，改变控制端电流?Ic的大小，即可调节占空比D，实现脉宽调制；第二，误差电压Vr，经由RA、CA?组成的截止频率为7 kHz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?VJ进行比较，产生脉宽调制信号VB。VB?通过与门Y1、或门H之后，可将触发器I置零，使?Q?=0，把N沟道MOSFET管关断；而时钟信号则把触发器I置位，使?Q?=１，又使MOSFET导通，二者交替动作，就实现了脉宽调制信号的功率输出。  
  　　
（6）门驱动级和输出级  
  　　门驱动级(F)用于驱动功率开关管（MOSFET），使之按一定速率导通，从而将共模电磁干扰减至最小，漏-源导通电阻与产品的型号和芯片结温有关，MOSFET管的漏-源击穿电压?V?(BO)DS≥700 V。  
    　　
（7）过流保护电路过流比较器的反相输入端接阈值电压?V?LIMIT，同相输入端接MOSFET管的漏极。这里巧妙地利用MOSFET管的导通电阻?R?DS(ON)来代替外部过流检测电阻?Rs。当IO过大时，V?(BO)DS＞?V?LIMIT，过流比较器就翻转，输出变成高电平，经过与门Y2 和或门H，将触发器I置零，进而使MOSFET管关断，起到过流保护作用。  
   　　此外，芯片还具有初始输入电流限制功能，刚通电时可将整流后的直流限制在0.6 A（对应于交流265 V输入电压）或0.75 A（对应于交流85 V）。　（8）过热保护电路  
    　　当芯片结温?T?j＞135℃时，过热保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。此时Vc进入滞后调节模式，Vc?端波形也变成幅度为4.7～5.7 V的锯齿波。若要重新启动电路，需断电后再接通电源开关，或者将控制端电压?V?c降至3.3 V以下，达到?V?C(RESET)值，再利用上电复位电路将触发器Ⅱ置零，使MOSFET恢复正常工作。  

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