TOPSwitch器件在电源中的应用

　　1 引言

　　MOSFET功率开关、PWM控制器和高频功率变压器是开关电源必不可少的组成部分。其中，特别是PWM控制器和变压器的设计是开关电源设计的关键。

　　传统开关电源设计一般均采用分立的MOSFET功率开关和多引脚的PWM集成控制器，电路的结构非常复杂，系统的稳定性不够理想，分立的MOSFET功率开关对开关电源的效率亦有限制。为了解决传统开关电源设计面临的这些难题，90年代以来，出现了将开关电源中最重要的两个部分——PWM集成电路和MOSFET功率开关，集成在同一块芯片上，构成PWM/MOSFET二合一集成芯片的趋势，二合一集成控制芯片的问世，降低了开关电源设计的复杂性，减少了开关电源设计所需的时间，从而大大加快了产品进入市场的速度。

　　二合一集成控制芯片多采用3脚、4脚、5脚、7脚和8脚封装，交流输入电压为世界各国均可通用的(85～265)V或(90～270)V，开关频率为(30～220)kHz，输出功率从10W到200W，可在充电器、VCR、打印机、适配器、转接器、卫星接收器、个人电脑、监视器和彩电等设备的开关电源中广泛应用，美国功率集成公司(PowerIntegrationsInc.)于九十年代中期研制推出的三端脱线式TOPSwitch系列二合一集成控制器件，大多采用3脚的TO220封装，其引脚数目是目前同类产品中最少的，因而是该类器件的代表性产品。

　　2 TOPSwitch器件简介

　　TOPSwitch系列器件是三端脱线式PWM开关(ThreeterminalOfflinePWMSwtich)的英文缩写。TOPSwitch系列器件主要包括下列型号：TOP100～TOP104，TOP200～TOP204/TOP214，TOP209/TOP210。

　　TOPSwitch系列器件仅用了三个管脚就将脱线式开关电源所必需的具有通态可控栅极驱动电路的高压N沟道功率的MOS场效应管，电压型PWM控制器，100kHz高频振荡器，高压起动偏置电路，带隙基准，用于环路补偿的并联偏置调整器以及误差放大器和故障保护等功能全部组合在一起了。采用TOPSwitch器件的开关电源与采用分立的MOSFET功率开关及PWM集成控制器的开关电源相比，具有以下特点：

　　(1)成本低廉。使用TOPSwitch器件，可减少20～50个元器件，使产品的大小和重量减少50%;TOPSwitch因采用了源极调节板和可控的MOSFET通态驱动，故电磁干扰(EMI)和EMI滤波器的成本可明显降低;

　　(2)系统效率高。TOPSwitch系采用CMOS工艺制作，并在芯片中集成了尽可能多的功能，故与采用二极管或分立的功率开关电路相比，偏置电流显著降低;开关电源所需的功能集成于芯片中后，外部的电流传感电阻和初始起动偏压电流的电路均可除去，系统效率大大提高。特别是TOPSwitch器件专门针对反激式功率变换电路进行了优化，使最大值占空比可达70%，TOP100～TOP104，TOP200～TOP204/TOP214的效率可达90%，TOP209/TOP210的效率也可超过80%;