【应用】基于TOP254EN离线式开关IC设计的15W适配器，满足能源之星2.0的效率要求

时间： 2019-01-19 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TOP254EN在15W适配器中的应用。

图1 TOPSwitch-HX离线式开关IC的外观图

TOP254EN离线式开关IC采用E封装（塑封eSIP-7C），超薄的设计非常适合用于空间有限制的适配器，其引脚采用纯镀锡封装。基于TOP254EN设计的这款15W适配器作为一个通用的评估平台，可在通用输入电压范围（90VAC～265VAC）下工作，提供6V、2.5A的输出。

图2 基于TOP254EN设计的15W适配器的PCB图

图3是该15W适配器的电路图，为反激拓扑结构。图中U1代表TOP254EN，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。U1采用多模式工作，可以充分提高所有负载条件下的效率，并简化电路设计。R2、R3、R4、C4和D5组成箝位电路，在MOSFET关断后限制U1的漏极电压。V引脚通常用于线电压检测，通过4 MΩ的电阻（R7+R8）与高压DC总线连接，能设定过压（OV）/欠压（UV）和降低最大占空比（DC_MAX）的双斜率线电压前馈。

图3 基于TOP254EN设计的15W适配器的电路图

S引脚是功率MOSFET的源极连接点，用于高压功率的回路，也是初级控制电路的公共点及参考点。F引脚连接到S引脚，将开关频率设置为132kHz，可以减少所需的变压器线圈匝数，从而减小变压器尺寸、提高效率（与66kHz开关频率相比），并且对EMI无显著影响。U1能将C引脚的输入电流转化为功率MOSFET开关输出的占空比，通过改变占空比就能调整输出电压。次级侧的U2用于检测输出电压，光耦器U3则用于为初级侧提供反馈信号。

线电压升高时，连接在X引脚上的R1、R5和R6能够降低U1的内部流限，从而将高输入电压下的输出功率限制在100 VA以下，并使低输入电压下的输出功率达到额定值。U1有经过100%测试的、精确的迟滞过热保护，当结温达到+142℃时（故障状态下），U1会关断，结温降到约75℃时，U1又会自动恢复正常。

基于TOP254EN离线式开关IC设计的15W适配器有如下特征：

1、元件数量少

2、超低的空载输入功率（输入为230VAC时低于140mW）

3、工作效率高（80%）

（1）轻松满足能源之星2.0的效率要求（79%）

（2）轻松满足2007美国能源独立和安全法案的要求（74%）

（3）轻松满足欧盟能效标准CoC v4和EuP Tier 2的要求（79%）

4、在待机和睡眠模式下都有很高的效率

5、出色的瞬态负载响应

6、可自动恢复的迟滞过热保护

7、在单一故障情况下，能够满足功率受限电源的限值要求（＜100VA）

8、采用PI的eSIP薄型封装

9、不需要灌封也能满足热测试规范

10、满足CISPR的传导EMI和辐射EMI要求，并且有6dB以上的裕量

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