TOPSwitchFX系列是美國PowerIntegrations公司繼TOPSwitch、TOPSwitch并蛑后，在2000年初推出的第三代單片開關電源產品。它不僅設計先進，功能完善，而且外圍電路簡單，使用非常靈活，“FX”即有靈活（flexible）之意。TOPSwitchFX配外圍電路后，能實現(xiàn)多種控制功能，其中包括配微控制器（MCU）或通過局域網（LAN）遙控開關電源通／斷的功能。是目前設計75W以下高效率、多功能、單路或多路輸出反激式開關電源的最佳選擇。此外，該系列產品還可構成PC機的待機電源（StandbySupply）、機頂盒電源（SettopBoxPowerSupply）、電源適配器、由微控制器控制的開關電源。

1性能特點及管腳功能

1.1性能特點

(1)該系列產品除具備TOPSwitch并螄盜械娜部優(yōu)點之外，還增加了軟起動、外部設定極限電流、過壓關斷、欠壓保護、過熱滯后關斷、遙控、同步等功能；

(2）只需改變開關頻率選擇端和多功能端的外部接線，即可實現(xiàn)14種控制功能：全頻工作方式，半頻工作方式，同時實現(xiàn)過壓和欠壓保護，僅過壓保護，僅欠壓保護，從外部設定極限電流，控制開關電源通／斷等；

(3)增加了外部可編程設定極限電流ILIMIT及頻率抖動功能，不僅使用方便，還能有效抑制高次諧波干擾；

(4)當開關電源的負載減輕時，它采取跳過周期的方式來降低占空比，使輸出電壓保持穩(wěn)定。即使空載時也不用接假負載。

1.2管腳功能

TOPSwitchFX系列包括TOP232P/G/Y、TOP233P/G/Y、TOP234P/G/Y共9種型號，尾綴P、G、Y分別表示DIP8、SMD8、TO2207B封裝。其最大輸出功率為75W。其中，TO2207B封裝有5個引出端，它們分別是控制端C，多功能端M，源極S，開關頻率選擇端F，漏極D。DIP8和SMD8封裝沒有F端，等效于四端器件。多功能端主要有6種功能：

（1）線路過壓（OV）保護；

（2）線路欠壓（UV）保護；

（3）利用線路電壓前饋來降低空比Dmax；

（4）從外部設定芯片的極限電流I′LIMIT；

（5）遙控（亦稱遠程通/斷）；

（6）外同步。

將開關頻率選擇端接源極時，開關頻率f=130kHz；接控制端時，開關頻率變成f／2=65kHz。若將M、F端均接S極，TOPSwitchFX即工作在三端模式下，與TOPSwitch并螄嗨啤

2TOPSwitchFX的工作原理

TOPSwitchFX的內部框圖如圖1所示。主要由15部分組成：

（1）控制電壓源（由控制電壓UC向并聯(lián)調整器和門驅動級提供偏壓，而控制端電流IC則能調節(jié)占空比）；

（2）帶隙基準電壓源（給內部提供各種基準電壓）；

（3）頻率抖動振蕩器（產生鋸齒波SAW，時鐘信號CLK和最大占空比信號Dmax）；

（4）并聯(lián)調整器/誤差放大器；

（5）脈寬調制器（含PWM比較器和觸發(fā)器，通過改變控制端電流IC的大小，連續(xù)調節(jié)脈沖占空比）；

（6）過流保護電路；

（7）門驅動級和輸出級（內含耐壓為700V的功

率開關管MOSFET）；

（8）具有滯后特性的過熱保護電路（當芯片結溫

Tj>135℃時關斷輸出級；當Tj70℃時芯片才恢復正常工作）；

（9）關斷/自動重起動電路（當調節(jié)失控時，立即使芯片在低占空比下工作。倘若故障已排除，就自動重新起動電源恢復正常工作）；

（10）高壓電流源（提供偏流用）；

（11）軟起動電路；

（12）欠壓比較器；

（13）電流極限比較器；

（14）線路比較器；

（15）多功能端的內部電路。

TOPSwitchFX的工作原理是利用反饋電流IC來調節(jié)占空比D，達到穩(wěn)壓目的。舉例說明，當輸出電壓UO↑時，經過光耦反饋電路使得IC↑→D↓→UO↓,最終使UO不變。

2.1頻率抖動振蕩器及開關頻率的設定

所謂頻率抖動特性是指把開關頻率調制在很窄頻段內，以降低與基本開關頻率的各次諧波相關的電磁干擾的幅度。TOPSwitchFX的內部振蕩器增加了“頻率抖動”功能。當基本開關頻率f1=130kHz時,開關頻率就以250次/s的速率在±4kHz的頻段內抖動,實際開關頻率f2=f1±△f1=（130±4）kHz=（126～134）kHz。由于f2是在窄范圍內偏移的可變頻率，因此能有效抑制由130kHz基頻及其高次諧波所產生的干擾。諧波次數愈高，頻率抖動的優(yōu)點愈顯著。例如，用此法可將開關頻率的5次諧波噪聲的平均值衰減10dB以上。選擇半頻工作方式時，基本開關頻率為65kHz，抖動范圍是±2kHz，實際開關頻率f2=(63～67)kHz。

2.2脈寬調制器與最大占空比

當控制端電流IC在規(guī)定范圍內,而多功能端的輸入電流IM為定值時，脈寬調制器的輸出占空比D與IC成反比。PWM的增益為

K=△D／△IC=－22％/mA

實際上，占空比不僅與IC有關，還取決于IM值，這是它與TOPSwitch并虻鬧匾區(qū)別之一。

2.3跳過周期與最小占空比

如果開關電源的負載非常輕，以至于開關電源在最小占空比(Dmin=1.5％)之下所提供的輸出功率，仍然超過負載上的功耗，TOPSwitchFX就采用跳過周期的工作方式進一步降低輸出功率，來提高輕載電壓的穩(wěn)定性。根據負載變化情況，開關電源能在正常工作和跳過周期方式二者之間自動轉換，而無須其他控制。如不需要跳過周期，可在電源輸出端接上最小負載RLmin，使D>Dmin=1.5％。

2.4內部極限電流與外部可編程極限電流

TOPSwitchFX的漏極極限電流，既可由內部設定，亦可從外部設定。這是它與TOPSwitch并虻牧硪幌災區(qū)別。其內部自保護極限電流值見表1。TOPSwitchFX在每個開關周期內都要檢測MOSFET漏－源極導通電阻RDS(ON)上的漏極峰值電流ID(PK)。當ID(PK)>ILIMIT時，過流比較器就輸出高電平，依次經過觸發(fā)器、主控門和驅動級，將MOSFET關斷，起到過流保護作用。為方便用戶使用，也可從外部通過改變多功能端的流出電流IM（用負值表示，單位是μA），來設定極限電流I′LIMIT值。I′LIMIT的設定范圍是（40％～100％）·ILIMIT。令KI=I′LIMIT/ILIMIT,KI表示極限電流的衰減因數，它與IM的關系曲線如圖2所示。使用時只需在MS極之間接一只極限電流設定電阻RIL，通過改變RIL的阻值來調節(jié)IM的大小，即可從外部設定I′LIMIT值。以TOP233Y為例，其ILIMIT=1.00A(典型值)。當RIL=25kΩ時,I′LIMIT=40％·ILIMIT=0.4A。當RIL=6.7kΩ時,I′LIMIT=100％ILIMIT=1.0A。顯然，每改變一次RIL的阻值，就重新設定一次I′LIMIT值，這就是“可編程”的真正含義。

表1內部自保護極限電流值