图2 TOPSwitch芯片的内部结构图
电源启动时,连接在漏极和源极之间的内部高压电流源向控制极充电,在RE两端产生压降,经RC滤波后,输入到PWM比较器的同相端,与振荡器产生的锯齿波电压相比较,产生脉宽调制信号并驱动MOSFET管,因而可通过控制极外接的电容充电过程来实现电路的软启动。当控制极电压Uc达到5.7V时,内部高压电流源关闭,此时由反馈控制电流向Uc供电。在正常工作阶段,由外界电路构成电压负反馈控制环,调节输出级MOSFET的占空比以实现稳压。当输出电压升高时,Uc升高,采样电阻RE上的误差电压亦升高。而在与锯齿波比较后,将使输出电压的占空比减小,从而使开关电源的电压减小。当控制极电压低于4.7V时,MOSFET管关闭,控制电路处于小电流等待状态,内部高压电流源重新接通并向Uc充电,其关断/自动复位滞回比较器可使Uc保持在4.7V~5.7V之间。图3所示是其运行波形图,中a图为正常运行波形,b图为自动重启波形。自动重启电路具有一个八分频计数器,可以阻止输出级MOSFET再次导通,直到八个放电--充电周期完成为止。因此,在自动重启期间,占空比控制在5%左右可有效地限制芯片的功耗。自动重启动电路一直工作到Uc进入受控状态为止。

图3 控制端电压波形图
3 开关电源的电路设计
1) 选择TOPSwitch芯片的型号
设电源的输出总功率为 ,功率因素为 (一般取=80%),则输入功率 ,为了使芯片能稳定运行,另外还需要在考虑一定的设计余量(一般取10%以上)。TO-220(Y)封装的TOPSwitch-II系列芯片的负载能力如表1所示,根据计算出的功率值,选择相应的芯片。