【应用】基于TOP264VG离线式开关IC设计的18W高效率适配器电源，满载效率可达83%

时间： 2019-01-03 来源：Power Integrations

TOPSwitch^TM-JX系列是Power Integrations（简称PI）公司推出的集成离线式开关IC，采用了EcoSmart^®节能技术，可用于设计高效率电源。本文主要介绍TOPSwitch^TM-JX系列中的TOP264VG在18W高效率适配器电源中的应用。

TOP264VG离线式开关IC采用eDIP^TM-12超薄封装，无卤素且符合RoHS标准。它在很宽的负载范围内都能保持几乎恒定的效率，不需要特殊的工作模式就能满足特定的负载阈值，从而简化了电路设计。该离线式开关IC针对已有的及新出的能源效率法规优化了性能，恒定的效率确保了设计最优化，就算以后能源效率法规再发生改变，也不需要重新设计。TOP264VG集成了低电容MOSFET，且具有频率抖动特性，能够在不影响效率和EMI的情况下提高开关频率，132kHz的开关频率可减小变压器的尺寸，从而减少成本，此外还有66 kHz频率选项。

这款基于TOP264VG离线式开关IC设计的18W高效率电源的PCB板尺寸仅35mm×50mm，可用90VAC～265VAC的通用交流电压输入，输出电流和电压分别为1.5A和12V，满载效率可达83%，可作为适配器应用的通用评估平台。TOP264VG集成了一个725V的功率MOSFET和多模式PWM控制器，通过调整MOSFET的占空比就能够调节输出，占空比由控制（C）引脚的电流决定。

图1 使用TOP264VG离线式开关IC设计的18W高效率适配器电源的PCB图（不同角度）

图2为该18W高效率电源的电路图（本文出于表达方便，在分析电路图时均以U1代表TOP264VG）。在次级侧，分路调节器U2对电源的输出电压进行检测，并通过光耦U3把反馈信号传到初级侧。电容C8为U1的自动重启动定时，并提供启动和环路补偿。启动时，通过漏极（D）引脚对C8充电，充电一旦开始，U1的开关周期也就开始了；启动后，偏置绕组通过经光耦流入C引脚的电流为控制器供电。旁路电容C6要尽量靠近U1，电阻R9能为反馈环路提供额外的补偿。

图2 使用TOP264VG离线式开关IC设计的18W高效率适配器电源的电路图

C4、R2、R3、R4和D5组成箝位电路，以限制漏极电压和耗散变压器的漏感能量。R23从C引脚将25uA的电流引到电压监测（V）引脚，改变了C引脚的工作点（线电压前馈功能），从而减小了流入C引脚的用于设定给定占空比的电流，把偏置绕组及输出的功耗降低约50%。

输出电压增大，初级侧偏置绕组的输出（由VR1检测）也随之增大。当上升的偏置电压使VR1导通时，流入V引脚的电流增加，若该电流超过了336μA，且持续时间超过100μs，U1就会进入锁存过压关断模式。FB1和C17可以过滤高频噪声。与X引脚相连的R1电阻可以减小U1的内部流限，这样高压线的输出功率就能被限制在100VA以下，低压线也能达到额定输出。U1集成了经过100%测试的精确的锁存热过载保护功能，结温达到+142℃（在故障状态下）时，U1就会关断，一旦输入电压被移开、C1和C2放电，锁存就会复位。

使用TOP264VG离线式开关IC设计的18W高效率适配器电源有如下特征：

1、元件数量少

2、PCB尺寸仅为35mm×50mm

3、132kHz开关频率可减小磁性元件的尺寸

4、输入为230VAC时，空载条件下的输入功率小于80mV

5、输入为115VAC/60Hz时，工作效率大于85%

（1）超过了能源之星2.0的效率要求：输入为115 V / 60 Hz和230 V / 50 Hz时的效率均大于84%，在待机和睡眠模式下都有很高的效率

（2）超过了2007美国能源独立和安全法案的要求（76%）

（3）超过了欧盟能效标准CoC v4和EuP Tier 2的要求（80%）

6、拥有出色的瞬态负载响应能力

7、具备迟滞热关断保护和过压保护，并且能自动恢复

8、在单一故障情况下，能够满足功率受限电源的限值要求（＜100VA）

9、采用eDIP超薄封装

10、满足热规范，无密封要求

11、满足CISPR的传导EMI要求，并且有6dB以上的裕量

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