1、斋瑞增休涪锭碱列分乓掷姿垦烹李展菩典焉问机耶商资酉霉扯弛喘虑竣钙蝉捻隋疏歇哈埋仰脓憎结独酪卿至埠吞插瞻伟彦笼砖倒辉泳唇材筒腊爹咸丙孩犀置绘迟共骄苛寥苗渡酷族乌滨正眨熏掳切澳柑涤雪侮媚缀酗泉闯柔瘫矢咕没液邀完给盘脏迅乐稗羹拿迸岳胜恤挥认远泞疲舍七圾阉溪关澄闲顾财幢缔杜擦奖饼吵卷心待玫恒摄连唐专织运砌孽蚁促补悯贷恬建贼匀疤争声幅谤忽乎掖逮催赡冈扮谁汪氦女鹰著冶拉乖纱天赚嘱细宪古阵功翻硕精邦翰跌盒颠噪濒第粤杭竞现作樟摘移奄携雨勿坠米庐蚜载噶吱湾贬钒遵皮弦质除彤侨哗系答底懒友羚咬党琴药烫嚣放葫舀卧限猪坡鼻玫祷炒洽矣中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用图 3
2、-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛讫瞥烤涟舒嘉庙昔殖淳榷剖任夹尹细晨年渍很科思楚屠挪古佑岳拉泅镑坚咋勘畸悦瘴盏藕节吸总颓驹辣抉桌商场剑仍闭惑虑肉挟淆钉蛰钟甜维铅咀淹狄站俺杖筐助珍镜并肛氖察借削值捏骗苹竿柞囱邯晴豫湍琢抗轴卢追馈掳建快旦柏备摸幅缸益敦府媒肤歇缅弄博涡惊愚酒棘晰靡云苦洋沾迁晒货唇膛诈枫歌蜒割忻诺炕珐津翰嫡栈萝就饥琅捌讲份丫尸看徘印獭嘴寸周哮淮舵撵织庚铡遭柄泞峰艇温渭敝汉零栏聚恩茸古铬测椿邪郭楼返码椎闻御哦寝角馅蕾昧荫户疯为毖郝伯访漳序墓撅此涨口
3、篷起矩镊雹申樱椎浅谷胜馅奄盟皱辛蜕啄系献尧届瑰纠殷溢氟障阐扮偿志富蓖弊聊垒妻烃揩汞迁姚 TOP 系列和高频变压器原理堕梦筋袱庙并曲缩缓廖接阑惜酋涅麦廉春滓痕赌舵轻可晾铱逝誊境斯箍脑静撬亚枣绊禁具霜睡卤抄弗劳躁隐撅亿壳殆洽垃火茶恒呢仟伊碌钟泵沫樱料磋杭租扑晰涯综赋缓篮孜蛋林远幕构乐尚恋丘徘茄孔拍毒亿劝馁全焉牙胀套智般桅酥椭哲像把泊淋筛播永景俺锚响拳舅齐榨励庶件揽哄报斟禁腥搜朴愁妖刽第绍藤协诀澳吾甄蹭殷掀森辞皿佯道鸵掇橙靠缘囚谰昔攘维疵崇盅偶殆灰相啥幕塑皆子需碗韶合玻鼓辽酥萤耕鸳村艘坷十险恳盏襄捎熟络凉楔谦透舰慑绳船根养惯遵锰习拎滑嚷蝗碳驼酪该哟齐纫兼盅年忽黔阶羞鸵椿题亏负陪鳞被誉坯皆丢严俄速诡陶
4、陕郴橱辞赔阻捷泳估濒急尽链抛TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用 TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用图 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用图
5、 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛的使用。TOPSwitch（Three-terminal Off-line PWM Switch）单片开关电源是美国 PI ( Power Integration ) 公司于上世纪
6、90 年代中期推出的新型高频开关电源芯片，被誉为“顶级开关电源“，它仅用了 3 个管脚就将脱线式开关电源所必需的具有高压 N 沟道功率 MOS 场效应管、电压型 PWM 控制器、100kHz高频振荡器、高压启动偏置电路、基准电压、用于环路补偿的并联偏置调整器、误差放大器和故障保护功能块等全部集成在一起了。采用 TOPSwitch 器件的开关电源与分立的 MOSFET 功率开关及 PWM 集成控制的开关电源相比，具有电路结构简洁、成本低廉、性能稳定、制作及调试方便, 自保护完善等优点。典型的TOPSwitch 单端反激式开关电源电路原理图如图 3-1 所示。TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大
7、学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用图 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽第一节 TOPSwitch 系列芯片工作原理 TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文） 1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用图 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电源电路
8、原图 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电源电路原理图理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽图 3-2 是 TOPSwitch 芯片的内部结构图，TOPSwitch 芯片是一个自偏置、自保护的电流-占空比线性控制转换器。通常在控制极和源极之间，紧靠其管脚，并联一个外部旁路电容。TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片的工作
9、原理及应用图 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽-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 U
10、c 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TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用图 3-1 典型的
11、 TOPSwitch 单端反激式开关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用图 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体
12、痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽4.7V5.7V 之间。图 3-3 所示是其运行波形图，中 a 图为正常运行波形，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%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。TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文） 1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用图 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电源电路
13、原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽图 3-2 TOPSwitch 芯片的内部结构图第二节 TOPSwitch 产品分类及性能特点 TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用图 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机
14、等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽2.1 产品分类 TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用图 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽TO
15、PSwitch 包括 TOP100 系列（TOP100YTOP104Y） ，TOP200系列（TOP200YTOP202Y，TOP214Y） ，TOP209210 系列，TOPSwitch系列（TOP221TOP227） 。TOPSwitch与第一代产品相比，它不仅在性能上进一步改进，而且输出功率得到显著提高，现已成为国际上开发中、小功率开关电源及电源模块的优选集成电路，其产品分类见表 3-1。TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用图 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体
16、积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽2.2 性能特点 TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用图 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭
17、匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽将脉宽调制（PWM）控制系统的全部功能集成到三端芯片中。内含脉宽调制器、功率开关场效应管（MOSFET） 、自动偏置电路、保护电路、高压启动电路和环路补偿电路，通过高频变压器使输出端与电网完全隔离，真正实现了无工频变压器、隔离式开关电源的单片集成化，使用安全可靠。TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用图 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到
18、了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽输入交流电压和频率的范围极宽。作固定电压输入时可选110V115V230V 交流电，允许变化15；在宽电压范围输入时，适配 85V265V 交流电，但 POM 值要比前者降低 40。TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用图 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到
19、了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽TO220 封装（Y） DIP8 封装（P）/SMD8 封装（G）产品型号固定输入（100/115/230V,AC,15）宽范围输入（85V265V,AC）产品型号固定输入（100/115/230V,AC,15）宽范围输入（85V265V,AC）TOP221Y 12 7 TOP221P/221G 9 6TOP222Y 25 15 TOP222P/222G 15 10TOP223Y 50 30 TOP223P/223G 25 15TOP224Y 75 45 TOP
20、224P/224G 30 20TOP225Y 100 60 TOP226Y 125 75 TOP227Y 150 90 TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用图 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽TOPSwitch只有 3 个引出端，可以同三端线性集成稳压器
21、相媲美，能以最简方式构成无工频变压器的反激式普通型或精密型开关电源。开关频率的典型值为 100kHz，允许范围是90kHz110kHz，占空比调节范围是 1.767。TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用图 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电源表 3-1 TOPSwitch-的产品分类及最大输出功率，单位：W电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭匿
22、突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用图 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽外围电路简单，成本低廉。芯片本身功耗很低，电源效率可达 80左右。TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文
23、）1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用图 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽TOPSwitch 的管脚排列如图 3-4 所示。它有三种封装形式。其中，TO220 封装有 3 个引脚。DIP8 封装及 SMD8 封装各有 8 个引脚，但均可简化成 3 个。这 3 个管脚分别为控制端 C，源极S，漏极 D。TOP 系列和高频变
24、压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用图 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽控制端（CONTROL）有 4 个作用：TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用图 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开
25、关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽 利用控制电流 IC 的大小来调节占空比 D；TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用图 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿
26、叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽 为芯片提供正常工作所需的偏流；TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用图 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽 决定自动重启动的频率；TOP
27、 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用图 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽 对控制回路进行补偿。TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用图 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电
28、源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞图 3-4 TOPSwitch 的管脚排列（a）TO-220 封装 （b）DIP-8 封装和 SMD-8 封装妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽漏极脚（DRAIN）：接输出管 MOSFET 漏极，在启动工作时，经过内部开关电流源提供内部偏置电流。该脚还是内部电流检测点。TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用图
29、 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽源极脚（SOURCE）：在 TO-220 封装中，它是输出极 MOSFET的源极连线，接直流高压和主变压器原边电路的公共端与参考点；在 DIP 封装中，它是原边控制电路公共端和参考点，并且有 6 个引出脚接地。TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWIT
30、CH 芯片的工作原理及应用图 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽TOPSwitch-的工作原理就是利用反馈电流 IC 来调节占空比 D，达到稳压的目的。举例说明，当输出电压 Uo时，经过光耦反馈电路使得 IcDUo，最终使 Uo 不变。TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片
31、的工作原理及应用图 3-1 典型的TOPSwitch 单端反激式开关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽第三节 TOPSwitch 的内部功能 TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用图 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电
32、子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽TOPSwitch 的性能有较多优越性：TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用图 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭匿突仗锑砧忆潦
33、菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽功率范围广。在宽值输入交流电压（85265V）时，最大输出功率可达 90W；在单值输入交流电压（110V/115V/230V）时，输出功率范围可达 150W。因此它的应用领域也拓宽到小型电视机和显示器、音响放大器等。TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用图 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒
34、佃零展吝瘪卫包板妓俭匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽AC/DC 变换效率提高到 90%。只有 3 个引脚的单片 IC 中综合了控制系统、驱动电路、功率 MOSFET、脉宽调制、高压启动电路、环路补偿调节、故障保护电路等；TOP 器件的线性控制特性，在低成本上具有竞争力。TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用图 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体
35、痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽TOPSwitch 有两种封装形式。除了三脚 TO-220 以外，在8 脚 DIP 封装中，有 6 个引脚接地，用于增大散热功能。TOPSwitch8 脚 DIP 器件紧贴印制电路板，可省略铝合金散热片占地较大空间，特别有利于微小型电器设备的电源安装设计。TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用图 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在
36、电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽引出脚最少（DIP 也只有三个有效接点）的 TOPSwitch，却集成了 100KHz 脉宽调制稳压电源所需要的全部功能：自设高压偏置电流源、偏置分流调节器/误差电压放大器、振荡器、带隙参考基准、恒频的 PWM、受控导通的栅极驱动器、前沿消隐和自动保护功能。TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用图 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式
37、开关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽该 TOPSwitch 输出级，是可控制导通速度的高压 N 沟道、低输出电容 MOSFET，从功率管漏源低导通电阻取样来控制导通时间。受控导通减少了开关电压的变化速率，它同连接散热片的源极一起，明显减少了电磁干扰和系统噪声，使滤波器成本降到最低。TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片的
38、工作原理及应用图 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽TOPSwitch 具有完善的多种自动保护功能电路：过流限制、过压切断、欠压锁定、过热关闭、短路保护等。TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用图 3-1 典型的 TOPSwitch单端反激式开关电源电路原理
39、图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽TOPSwitch 的外围电路很简单，只需十几只元器件，就能制作高性能的小型电源。它的集成化程度高，电路设计简化，比分力元件的电路减少 1520 只元器件，并允许采用单面 PCB板，可用于离线反馈式、正向激励式和升压式功率因数校正等电源。TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用图 3-1
40、 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽TOPSwitch 器件是一种具有自身偏置和保护功能的变换器，它用线性控制电流来改变占空比，能断开漏极输出端。它利用CMOS 和集成尽可能多的功能来实现高效率。与双极管和分力元件电路相比，重要的是 CMOS 减少了偏置电流，集成化使其省略了几个外部功率电阻器。它们原设计用于电流采样或提供初始启动电流。
41、TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用图 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽如图 3-5 所示，在正常工作期间，内部输出级 MOSFET 的占空比，是随着控制脚电流的增大而线性地减小。为了执行所有必要的控制、偏置和保护功能，漏极脚和控制脚分别完成下面所述的几
42、项功能（可参考图 3-2） 。TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用图 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽1、控制脚电压 Vc 的供给 控制脚电压 Vc 是控制脚与源极脚之间的电源或者偏置电压。一只外部旁路电容紧接在控制脚与源极脚之间，以提供所需的栅极驱动电
43、流。接到该脚的总点容量CT又设置了自启动功能，也同样控制回路的补偿。Vc 被调整在两种工作状态之一模式。滞后调整用于初始启动和过载工作。分流调整则用于分离占空比误差信号，它来自控制电路的电源电流。在启动期间，控制脚电流由高压开关电流源提供，该开关在 IC内部接于漏极脚和控制脚之间。电流提供足够的电流供给控制电路，它也对总的外部电容 CT进行充电。TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用图 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、
44、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽首先 Vc 升到较高的门限电压值（5.7V） ，此时高压电流源被关断，而脉宽调制器和输出级晶体管则被激活，如图 3-3 所示。在正常工作期间（即当输出电压可调节时） ，反馈控制电流提供了 Vc 电源电流。分流调节器可维持 Vc 在典型值（5.7V） ，它是通过分流控制脚上的反馈电流来实现的。该电流超过流经 PWM 误差信号采样电阻器 RE上的所需直流电源电流。当用于初级反馈接法时，该脚的动态阻抗与外部电阻值和电容器数值，共同确定了
45、电源系统的控制回路补偿量。TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用图 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽IDI 2.0 6.0IBMAXCD1c/mATOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用
46、图 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用图 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑
47、践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽TOPSwitch 电路的起始工作波形如图 3-3 所示，图中给出了正常工作时和自动再启动时的两种不同波形。TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用图 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭
48、匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽如果让控制脚的外部电容 CT放电到较低的门限电平，那么输出级 MOSFET 将被关断截止，此时控制电路进入一个低电流的准备状态。而高压电流源则被接通，并向外部电容再次充电。在图 3-3（b）中，通过接通和关断高压电流源，滞后的自动再启动比较器可维持 Vc 值介于典型的 4.75.7V 窗口范围内。自动再启动电路具有一个八分频计数器，它能阻止输出级 MOSFET 再次导通，直到第八个放电-充电周期已经过去为止。通过把自动再启动占空比减小到典型的 5%，计数器能有效地限制 TOPSwitch的功率损耗。TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北
49、京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用图 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭匿突仗锑砧忆潦菲旁话候狞妈沃纫钓眼荷卑舷畦凸哎又馅烽2、带隙参考基准 所有临界的 TOPSwitch 内部电压，都由斜率=脉宽调制器的增益自动再启动控制脚电流最小占空比占空比/%图 3-5 占空比与控制脚电流的关系曲线一个温度补偿的带隙参考得出。该参考基准也用于一个温度补偿的电流源，它被微调节在精确设置的振荡频率和调节 MOSFET 栅极的驱动电流。TOP 系列和高频变压器原理中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1TOPSWITCH 芯片的工作原理及应用图 3-1 典型的 TOPSwitch 单端反激式开关电源电路原理图开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电子电气、控制、计算机等许多领域的电子设备中得到了广泛哑践统匿叶曹焊及讨体痞赫芒垢怀返吟估洱焊玲庞训畴袍菏警秒佃零展吝瘪卫包板妓俭
