TOP232-234 (TOPSwitch-FX)

??TOPSwitch-FX是與TOPSwitch一樣的集成式開關電源芯片，能將控制輸入電流轉換為高壓功率MOSFET的源漏輸出的占空比，正常工作情況下，功率MOSFET的占空比隨控制引腳電流的增加而線性減小，圖4所示。

????TOPSwitch-FX除了像三端TOPSwitch一樣，具備高壓啟動、逐周期流限、回露補償電路、自動重啟動、熱關斷等特性外，還綜合了許多能降低系統成本，提高電路性能和設計靈活性的附加功能，TOPSwitch-FX采用了專利高壓CMOS技術，能以最高性價比將搞壓功率MOSFET和所有控制電路集成到一片集成電路中。

????TOPSwitch-FX增加了兩個用于實現某些新功能的端腳頻率（僅限于Y封裝）和多功能引腳。它們與源極引腳連接時，能使TOPSwitch-FX以TOPSwitch三端模式工作。即使在三端模式下工作，TOPSwitch-FX也能提供許多下述功能，而無需外加外圍元件：

????[1].集成完整的10ms軟啟動，削減啟動時的峰值電流和電壓并消除了大多數應用中的輸出過沖。

????[2].DCmax可達78%，允許使用更小的輸入存儲電容，所需輸入電壓更低或提供的輸出功能更高。

????[3].最小的脈寬時以跳過周期實現調節，能使空載功耗極低。

????[4].采用較高的130kHz開關頻率，可減小變壓器器尺寸，而且對EMI和效率幾乎沒有影響。

????[5].頻率抖動功能可降低EMI。

????[6].滯后過熱關斷功能確保它能從熱故障中自動恢復，滯后時間較大，可防止電路板過熱。

????[7].采用缺省部分引腳和引線的封裝，能提供更大的漏極漏電距離。

????[8].絕對容差更小，溫度變化對開關頻率、流限和PWM增益的影響小。

?????控制引腳工作原理

????控制引腳是接收電源和反饋組合電流的低阻抗節點，在正常工作期間，用并聯穩壓器來分離反饋信號和電源電流?？刂颇_的電壓Vc是控制電路（包括MOSFET門驅動器）的電壓源，直接連接控制腳和源腳的外接旁路電容提供瞬時門驅動電流。連接到控制腳的全部電容也用于設定自動重啟動的定時，同時控制回路的補償。

????啟動時，經整流后的直流高電壓加在漏極的引腳上，功率MODFET最初是關斷的，通過連接在漏極和控制腳之間的內部高壓開關電流對控制腳上的電容進行充電。當控制腳電壓Vc上升到較高的門限電壓5.8V時，控制電路被激活并開始進入軟啟動狀態。約10ms后，軟啟動電路使MOSFET的占空比從零逐漸上升到最大值。軟啟動過程結束時，如果沒有外部反饋/電源電流流入控制引腳，則高壓電流源關斷，控制腳上的電容開始通過控制電路內部的內阻放電。如果電源設計正確，而且不存在開路或輸出短路等故障時，在控制腳電壓放電到4.8V下限時電壓值（內部電源欠壓鎖定門限值）之前，反饋回路閉合，提供控制引腳外部電流。當外部注入的電流對控制腳充電到5.8V并聯穩壓器電壓時，超過芯片所消耗的電流通過電阻R_E分流到源極引腳，如圖2所示。流經R_E的電流控制功率MOSFET的占空比，實現閉合環路調節，在初級反饋結構，并聯穩壓器較低的輸出阻抗Zc決定誤差放大器的增益?？刂颇_的動態阻抗Zc外接電阻電容數值共同決定了電源系統的控制回路的補償量。

????當出現開路或短路等故障而使外部電流無法注入控制腳時，控制腳上的電容開始放電，達到4.8V時激活自動重啟動電路而關斷功率MOSFET輸出，使控制電路進入低電流的待機模式，高壓電流源再次接通并對外接電容進行充電。內部的滯后電源欠壓比較器通過使高壓電流源通斷來保持Vc值處于典型的4.8V—5.8V窗口范圍。自動再啟動電路具有一個八分頻計數器，它能阻止輸出級MOSFET再次導通，僅在計滿（S7）時才會接通輸出MOSFET。通過把自動再啟動占空比減小到典型值的4%，計數器能有效地限制TOPSwitch-FX的功耗，自動重啟動作用連續工作直至輸出電壓通過閉合反饋環路重新進入受控狀態為止。

????圖5????注釋：[1]為上電狀態。[2]為正常工作狀態。[3]自動重啟動狀態。[4]電源關斷狀態。 ?????振蕩器 ????內部的振蕩器對內部的電容在兩個設定的電壓值之間進行線性的充電和放電，以產生脈寬調制器死區的鋸齒波電壓，并送往脈沖寬度調制器，在每個周期的始點，置位脈沖寬度調制器和電流限制閉鎖器。 ????額定開關頻率選擇在132kHz，可使電源的效率最高，而低于150kHz電磁干擾頻率(EMI)亦使電源的電磁干擾最小。頻率引腳（僅限TO-220封裝）與控制腳短接時可使開關頻率減半為66kHz，這個特性在對噪聲敏感的視頻應用或高效率的待機模式中非常有用。如果與源極引腳相接，則開關頻率為既定的132kHz。微調電流基準可改進振蕩頻率的精度。為使EMI電磁干擾電平更低，開關頻率以250Hz速率（典型值）采用大約±4kHz抖動（頻率調制），如圖6所示。圖28中的測量值顯示了增加頻率抖動后對EMI的改善效果。 ?????脈沖寬度調制器 ????脈沖寬度調制器提供電壓型控制環，以驅動輸出級的MOSFET，其占空比與注入控制腳的電流成反比。參見圖4。該腳在RE兩端產生一個電壓誤差信號（參見圖2）通過一個典型截止頻率為7kHzRC網絡進行濾波，以降低電源電流中有MOSFET開關電磁噪聲的影響，經濾波器輸出的誤差信號與內部振蕩器的鋸齒波相比較，產生一定占空比的波形。當控制電流增大時，戰績空比減小。由振蕩器產生的時鐘信號置位一關寄存器，從而關斷MOSFET輸出級。 ????最大占空比DCmax為固定的78%（典型值），如圖8所示。當多功能引腳通過適當的電阻與直流高壓正線相連時，隨輸入電增加，最大占空比可以從78%降至38%（典型值）。

??最小占空比和跳過周期

????控制引腳是接收電源和反饋組合電流的低阻抗節點，在正常工作期間，用并聯穩壓器來分離反饋信號和電源電流?？刂颇_的電壓Vc是控制電路（包括MOSFET門驅動器）的電壓源，直接連接控制腳和源腳的外接旁路電容提供瞬時門驅動電流。連接到控制腳的全部電容也用于設定自動重啟動的定時，同時控制回路的補償。

????啟動時，經整流后的直流高電壓加在漏極的引腳上，功率MODFET最初是關斷的，通過連接在漏極和控制腳之間的內部高壓開關電流對控制腳上的電容進行充電。當控制腳電壓Vc上升到較高的門限電壓5.8V時，控制電路被激活并開始進入軟啟動狀態。約10ms后，軟啟動電路使MOSFET的占空比從零逐漸上升到最大值。軟啟動過程結束時，如果沒有外部反饋/電源電流流入控制引腳，則高壓電流源關斷，控制腳上的電容開始通過控制電路內部的內阻放電。如果電源設計正確，而且不存在開路或輸出短路等故障時，在控制腳電壓放電到4.8V下限時電壓值（內部電源欠壓鎖定門限值）之前，反饋回路閉合，提供控制引腳外部電流。當外部注入的電流對控制腳充電到5.8V并聯穩壓器電壓時，超過芯片所消耗的電流通過電阻R_E分流到源極引腳，如圖2所示。流經R_E的電流控制功率MOSFET的占空比，實現閉合環路調節，在初級反饋結構，并聯穩壓器較低的輸出阻抗Zc決定誤差放大器的增益?？刂颇_的動態阻抗Zc外接電阻電容數值共同決定了電源系統的控制回路的補償量。

????當出現開路或短路等故障而使外部電流無法注入控制腳時，控制腳上的電容開是放電，達到4.8V時激活自動重啟動電路而關斷功率MOSFET輸出，使控制電路進而低電流的待機模式，高壓電流源再次接通并對外接電容進行充電。內部的滯后電源欠壓比較器通過使高壓電流源通斷來保持Vc值處于典型的4.8V—5.8V窗口范圍。自動再啟動電路具有一個八分頻計數器，它能阻止輸出級MOSFET再次導通，僅在計滿（S7）時才會接通輸出MOSFET。通過把自動再啟動占空比減小到典型值的4%，計數器能有效地限制TOPSwitch-FX的功耗，自動重啟動作用連續工作直至輸出電壓通過閉合反饋環路重新進入受控狀態為止。

????圖5????注釋：[1]為上電狀態。[2]為正常工作狀態。[3]自動重啟動狀態。[4]電源關斷狀態。 ?????振蕩器 ????內部的振蕩器對內部的電容在兩個設定的電壓值之間進行線性的充電和放電，以產生脈寬調制器死需的鋸齒波電壓，并送往脈沖寬度調制器，在每個周期的始點，置位脈沖寬度調制器和電流限制閉鎖器。 ????額定開關頻率選擇在132kHz，可使電源的效率最高，而低于150kHz電磁干擾頻率(EMI)亦使電源的電磁干擾最小。頻率引腳（僅限TO-220封裝）與控制腳短接時可使開關頻率減半為66kHz，這個特性在對噪聲敏感的視頻應用或高效率的待機模式中非常有用。如果與源極引腳想接，則開關頻率為既定的132kHz。微調電流基準可改進振蕩頻率的精度。為使EMI電磁干擾電平更低，開關頻率以250Hz速率（典型值）采用大約±4kHz抖動（頻率調制），如圖6所示。圖28中的測量值顯示了增加頻率抖動后對EMI的改善效果。 ?????脈沖寬度調制器 ????脈沖寬度調制器提供電壓型控制環，以驅動輸出級的MOSFET，其占空比與注入控制腳的電流成反比。參見圖4。該腳在RE兩端產生一個電壓誤差信號（參見圖2）通過一個典型截止頻率為7kHzRC網絡進行濾波，以降低電源電流中有MOSFET開關電磁噪聲的影響，經濾波器輸出的誤差信號與內部振蕩器的鋸齒波想比較，產生一定占空比的波形。當控制電流增大時，戰績空比減小。由振蕩器產生的時鐘信號置位一關寄存器，從而關斷MOSFET輸出級。 ????最大占空比DCmax為固定的78%（典型值），如圖8所示。當多功能引腳通過適當的電阻與直流高壓正線相連時，隨輸入電增加，最大占空比可以從78%降至38%（典型值）。