【应用】基于TOP257EN离线式开关IC的35W反激电源设计方案

时间： 2019-01-29 来源：Power Integrations

技术问答

Power Integrations（简称PI）公司推出的TOPSwitch-HX系列离线式开关IC，以经济高效的方式将一个700V的功率MOSFET、高压开关电流源、PWM控制器、振荡器、热关断保护电路、故障保护电路及其它控制电路集成在一个单片器件内，不仅能使设计师设计出结构紧凑、效率高的开关电源，还能缩短整体设计周期并降低系统成本。本文主要介绍TOPSwitch-HX系列中的TOP257EN在35W反激电源中的应用。

TOP257EN离线式开关IC采用E封装（塑封eSIP-7C），其引脚为纯镀锡封装。基于TOP257EN设计的这个35W反激电源，可在90～264VAC的输入电压下工作，输出电压和电流分别为13V、2.69A，适合液晶显示器应用。

图1 基于TOP257EN设计的35W反激电源的PCB图

图2是该35W反激电源的电路图，以U1代表TOP257EN，它共有6个引脚，分别是漏极（D）引脚、电压监测（V）引脚、控制（C）引脚、频率（F）引脚、外部流限（X）引脚和源极（S）引脚。其中S引脚是功率MOSFET的源极连接点，用于高压功率的回路，它也是初级控制电路的公共点及参考点。

图2 基于TOP257EN设计的35W反激电源的电路图

R3将来自DC总线的、与C4的DC电压成正比的电流引入U1的V引脚，以实现线电压检测。当线电压达到约95VDC时，流经R3的电流将会超过25µA，即超过了欠压阈值，从而使能U1。U1使用基于PWM（脉宽调制）的电压模式控制来调整输出，在高负载条件下，U1将在全频（图2中F引脚与S引脚相连，因此开关频率为132kHz）PWM模式下进行工作。改变C引脚的电流，就能改变功率MOSFET的占空比，从而实现对输出电压的调整。

U1的缺省流限值已在内部预先设定，但可通过连接在X引脚上的电阻R7，从外部将流限控制在30%到100%的缺省流限值之间。U1内有一个流限比较器，用来比较实际的峰值漏极电流（I_P）和可编程的流限（I_LIMITEXT）。若I_P/I_LIMITEXT小于55%，峰值漏极电流就会保持不变，可通过调制开关频率来实现对输出的调整（这就是变频PWM控制模式）。随着负载持续下降，开关频率会下降到30kHz，此时开关频率不再变化，而是通过降低峰值漏极电流来调整输出（这就是低频PWM控制模式）。当负载下降至使I_P/I_LIMITEXT小于25%时，U1会进入多周期调制模式，该模式能够实现较高的轻载（如待机状态）效率，以及较低的空载功耗。

D5、C6、R1和R2组成箝位电路，能够在MOSFET关断的瞬间限制U1的漏极电压。选用一个快速恢复二极管作为D5，能够回收部分箝位能量。R1能够限制二极管的反向电流，以及抑制高频率振铃。经整流和滤波后的偏置绕组的输出供光耦器U2B使用，U2B再向U1的C引脚提供控制和供电电流。反馈电路发生故障时，输出电压将上升并超过额定电压，会导致偏置绕组输出端的电压增大，使齐纳二极管VR2导通，从而使流入V引脚的电流超过阈值，触发锁存型输出过压保护功能。

输出电压由次级侧的反馈电路进行调整，当光耦器的电流发生变化时，会导致流入U1的C引脚的电流发生变化，从而改变占空比，调整输出电压。

基于TOP257EN设计的35W反激电源具有如下特征：

1、成本低、元件数量少、效率高：在50℃的环境温度条件下，测得的输出功率为35W

2、采用了EcoSmart^@技术——空载功耗和待机功耗低，满足要求

（1）输入功率小于1W时，输出功率为0.55W

（2）输入电压为230VAC时，空载功耗小于200mW

（3）满载效率大于82%

3、具有全面的保护功能，安全性和可靠性高

（1）精确的迟滞热关断功能可自动恢复，在所有情况下都能维持安全的PCB温度

（2）自动重启动功能可应对输出短路和开环故障

（3）锁存型或自恢复型输出过压保护（OVP）

（4）输入欠压（UV）检测可以防止上电和断电时发生输出故障

4、轻松满足EN55022和CISPR-22标准中对B类传导EMI的要求，且有大于6dB的裕量

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ZHANGKK Lv7. 资深专家 2019-01-30

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