【应用】基于TOP265KG离线式开关IC设计的30W高效率待机电源，平均效率大于89%

时间： 2019-01-23 来源：Power Integrations

Power Integrations（简称PI）公司推出的TOPSwitch^TM-JX离线式开关IC，以经济高效的方式将一个725V的功率MOSFET、高压开关电流源、多模式PWM控制器、振荡器、热关断保护电路、故障保护电路及其他控制电路集成在一个单片器件内。TOPSwitch-JX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-JX系列中的TOP265KG在30W高效率待机电源中的应用。

TOP265KG离线式开关IC采用K封装（塑封eSOP-12），其引脚封装无卤素且符合RoHS标准，裸露的垫片可以直接焊接到一个铺铜区域以达到最佳的散热效果。基于TOP265KG设计的这款30W高效率待机电源，可在110～400VDC的输入电压下工作，输出电压和电流分别为12V、2.5A，可用作一个通用的评估平台。该电源设计利用PFC（功率因数校正）输出电容下的大面积铺铜进行散热，因此TOP265KG上无需加装散热片。

图1 K封装（塑封eSOP-12）的外观图

图2 基于TOP265KG设计的30W高效率待机电源的PCB图

图3是该30W高效率待机电源的电路图，以U1代表TOP265KG，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。S引脚是输出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。F引脚与S引脚相连，将开关频率设定为132kHz。

图3 基于TOP265KG设计的30W高效率待机电源的电路图

R4、R5和R6向U1的V引脚提供电流，该电流与C1的直流电压成正比。R10向V引脚提供补偿电流，以减少从DC总线经R4、R5和R6流向V引脚的电流，这样能够有效降低空载和轻载输入功率。根据图中所示的R4、R5、R6以及R10的值，能够将欠压阈值设为80VDC，当电压达到该阈值时，流入V引脚的电流超过25μA，从而使能U1、启动电源。VR2用于提供输出过压保护，当故障导致电源输出超过规定值时，偏置绕组输出端的电压也会升高，从而将VR2导通，此时通过D2流入V引脚的电流足以触发过压保护功能。

D1、R7、R8、R9、C2和VR1组成RCDZ箝位电路，在U1的MOSFET关断后可将漏极电压限制在725V以下，这样设计的箝位电路，可以提高整个负载范围内的效率。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，光耦二极管的电流变化会导致从光耦晶体管流出的电流发生改变，C引脚的输入电流也随之改变，从而改变功率MOSFET的占空比，实现对输出电压的调整。

连接在X引脚上的R1、R2、R3和R11用于限制输出功率，通过降低流限，可以在输入电压波动时维持相对恒定的过载功率。也可以在X引脚上连接一个可实现简单快速的AC复位功能的电路（如图4），当AC输入未连接或低于设定阈值时，该电路会使X引脚的电流I_X超过电流阈值I_X（TH）（典型值是 -27µA），使锁存复位。图4的R1、R2和C1用于设定从AC断开到锁存复位的时长。

图4 可实现快速AC复位功能的电路

基于TOP265KG离线式开关IC设计的30W高效率待机电源具有以下特征：

1、能效高

（1）满载效率大于89%

（2）负载大于10%时，效率大于86%

（3）平均效率大于89%（用25%、50%、75%和100%负载点对应的效率求得）

（4）输入电压低于385VDC时，空载输入功率小于100mW

（5）轻松满足能源之星2.0、80 Plus和EuP的要求

2、提供低成本、低元件数量、小型PCB布局的解决方案

（1）无需同步输出整流，性能也达标

（2）132kHz工作频率可减小磁芯尺寸和提高效率

（3）TOP265KG采用了表面贴装式的eSOP薄型封装

3、全面的保护功能，可靠性高

（1）欠压锁定（UVLO）

（2）迟滞输出过压保护（OVP）：初级侧检测、可通过一个快速AC复位电路进行复位

（3）可自动恢复的输出过流保护（OCP）

（4）在单一故障情况下，能够满足功率受限电源（LPS）的限值要求（＜100VA）

（5）迟滞值较大，可实现精确的热关断

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鹏鹏 Lv7. 资深专家 2019-01-23

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