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TOPSwitch系列芯片简介

 TOPSwitch系列芯片简介

 

美国功率集成公司(PI公司)在1994年推出第一代TOP Switch芯片,1997年,美国功率集成公司又推出了TOP SwitchⅡ系列器件。TOP SwitchⅡ系列器件和TOP Switch系列器件相比,内电路作了许多改进,器件对于电路板布局以及输入总线瞬变的敏感性大大减少,故设计更为方便,性能又有了增强,性能价格比更高。与TOP Switch系列器件相比,TOP SwitchⅡ系列器件在输入电压为100V115V230VAC时,系统功率从(0100W提高到(0150W,在三种电压下均可工作时,系统的功率从(050W提高到(090W,从而使得TOP SwitchⅡ器件可在如电视、监视器以及音频放大器等许多新的应用范围内使用。1998年推出绿色、低价的Tiny SwitchTOP Switch-FX开关电源IC系列,它为设计高度集成的电源提供了更大的灵活性,采用的Eco Smart节能技术可以帮助工程师生产出符合环保要求的更加绿色的电子产品。器件输出功率最高达75W,可广泛应用于手机充电器、PC待机电源、机顶盒、DVDLCD显示器等不同领域。200011月最新推出TOP Switch-GX系列高压AC/DC转换芯片,把最大输出功率提高到250W,具有更高的开关频率,在轻负载时能线性缩减频率以降低待机功耗;更宽的占空比;并且,通过增加3个引脚,使用户具有更多可配置的功能(如限流调整、欠压检测、过压关断、电压前馈、两种可选频率及远程On/Off等)。   

TOP Switch 主要用于AC/DC 转换器,具有体积小,重量轻,宽输入范围(85V-265V),提供了PI Expert专家系统设计软件,便于用户更快地设计出自已的产品。

采用TOP Switch器件的开关电源与采用分立的MOSFET功率开关及PWM集成控制器的开关电源相比,具有以下特点:

1、成本低廉。使用TOP Switch器件,比用其他开关电源节省很多个元器件,从而使产品的大小和重量减少;TOP Switch因采用了源极调节板和可控的MOSFET通态驱动,故电磁干扰(EMI)EMI滤波器的成本可明显降低;

2、系统效率高。TOP Switch系采用CMOS工艺制作,并在芯片中集成了尽可能多的功能,故与采用二极管或分立的功率开关电路相比,偏置电流显著降低;开关电源所需的功能集成于芯片中后,外部的电流传感电阻和初始起动偏压电流的电路均可除去,系统效率大大提高。特别是TOP Switch器件专门针对反激式功率变换电路进行了优化,使最大值占空比可达70%TOP100TOP104TOP200TOP204/TOP214的效率可达90%TOP209/TOP210的效率也可超过80%;电源设计简化。

TOP Switch器件在3脚的TOP220封装中集成了PWM控制器和高压MOSFET功率开关,只需外接一个电容就能实现补偿、旁路、起动和自动重起功能。另外,有许多专门为TOP Switch器件而标准设计的电路板,使应用TOP Switch的设计更为方便,极大地缩短了产品开发至进入市场所需的时间;应用灵活性高。TOP Switch器件支持降压型、升压型、正激式和反激式功率变换电路,并且很容易和光耦及变压器初级的反馈电路结合,无论在连续传导模式和不连续传导模式下均可工作;功能完善的系统级故障保护。TOP Switch具有自动重起和逐周电流限制功能,故可对功率变压器初级和次级电路的故障进行保护。TOP Switch还具有在片热关闭选通功能,可在电路超负荷时有效地保护电源。

对于小功率的开关电源的设计,TOP Switch系列芯片以其电路简捷,体积小,重量轻,自保护功能齐全,设计方便等优点在该领域的应用上有很大的优势。

TOP Switch系列产品的主要特点:

1TOP Switch-I系列

一般,TOP100TOP104主要应用于输入电压为100V110VAC,功率在(060W范围内的开关电源或功率在(0110W范围内采用功率因数校正(PFC)的开关电源。同样适用于功率在(025W范围内的无线通信、有线通信以及其他DC/DC变换的应用。

TOP200TOP204/TOP214则适于输入电压为100V110V230VAC,功率在(0100W范围内的开关电源〔如在三种输入电压下均能工作,则功率限制在(050W范围内〕,或输入为230V277VAC,功率在(0150W范围内采用功率因数校正的开关电源。

2TOP Switch-系列

根据封装形式,TOPSwitch-II系列产品可划分成三种类型:TOP221Y~227YTO-220封装),TOP221P~224PDIP-8封装),TOP221G~224GSMD-8封装),产品分类详见表1.4.2

TOPSwitch-II的性能特点:

 1TOPSwitch-II内部包括振荡器、误差放大器、脉宽调制器、门电路、高压功率开关管(MOSFET)、偏置电路、过流保护电路、过热保护及上电复位电路、关断/自动重启动电路。它通过高频变压器使输出端与电网完全隔离,使用安全可靠。它属于漏极开路输出的电流控制型开关电源。由于采用CMOS电路,使器件功耗显著降低。

 2)只有三个引出端:控制端C、源极S、漏极D,可同三端线性稳压器相媲美,能以最简方式构成无工频变压器的反激式开关电源。为完成多种控制、偏置及保护功能,CD均属多功能引出端,实现了一脚多用。以控制端为例,它具有三项功能:该端电压VC为片内并联调整器和门驱动级提供偏压;该端电流IC能调节占空比;该端还作为电源支路与自动重启动/补偿电容的连接点,通过外接旁路电容来决定自动重启动的频率,并对控制回路进行补偿。

3)输入交流电压的范围极宽。作固定电压输入时可选220V±15%交流电,若配85~265V宽范围变化的交流电,最大输出功率要降低40%。开关电源的输入频率范围是47~440Hz

4)开关频率典型值为100KHz,占空比调节范围是1.7%67%。电源效率为80%左右,最高可达90%,比线性集成稳压电源提高近一倍。其工作温度范围是070芯片最高结温Tjm=135

5)TOPSwitch-II的基本工作原理是利用C控制端的反馈电流IC来调节占空比,达到稳压目的。

6)外围电路简单,成本低廉。外部仅需接整流滤波器、高频变压器、初级保护电路、反馈电路和输出电路。采用此类芯片还能降低开关电源产生的电磁干扰。

TOPSwitch-II可广泛用于仪器仪表、笔记本电脑、移动电话、电视机、VCDDVD、摄录像机、电池充电器、功率放大器等领域,并能构成各种小型化、高密度、低成本的开关电源模块。此外,它还适合构成后备式开关电源,非隔离式开关电源、恒流恒压输出开关电源,供无线通信用的DC/DC电源变换器、恒功率调节器、功率因数补偿器等。

TOPSwitch-系列芯片的管脚功能与应用:

    TOPSwitch-系列芯片有三个管脚,分别是D3脚)、S2脚)、C1脚),其中C为控制脚,用于电压反馈控制输入;D为内部MOS管的漏极,也是芯片功率电路输入端,一般经过变压器初级绕组与供电电源正端相连接;S为内部MOS管的源极,一般接输入电源的负端。

3TOP SwitchGX系列

TOPSwitch-GX更稳定,输出功率相对较大,适用范围相对较广,而且具有一些其他芯片没有的特点。该系列产品除具备TOPSwitch-FX系列的全部优点之外,还具备以下新增的主要功能及其优点:

1)更宽的输出功率范围,最大可达290W;

2)可减少外围器件的损耗;

3)在极低压或过压时能实现完全软启动,进一步减小了器件在启动时的电压、电流应力;

4)外部可编程精确地设定限制电流,减小了变压器铁芯体积,提高了电源效率;

5)更大的占空比,能提供更大的输出功率并减小了输入电容;

6)在YRF型式封装中将电压检测管脚与限流管脚分开封装,提高了设计的灵活性;

7)欠压保护,不会造成误关断;

8)有过压保护,可以限制浪涌电流;

9)采用线电压前馈,减小了低压时的输出电压纹波,限制了高压时的最大占空比(Dmax);

10)有±3%的频率抖动,减小了电磁干扰(EMI,并降低了EMI滤波器的损耗;

11)空载、轻载时可降低工作频率,使输出电路无需加假负载,从而显著地减少了能量损耗;

12)高达132kHz的工作频率,减小了变压器和电源的体积;

13)在视频应用时可选择半频(66kHz)运行(只限于YRF封装);

14)温度范围更宽的滞后热关断,允许电源在高温下输出更大的功率,并有效地防止装置过热。

TOPSwitch-GX系列的这些优点使其可广泛地应用于手提电脑、PDA、集线器、交换器、路由器、台式电脑、小型服务器、机顶盒、数码电视、打印机、DVD播放器、UPS、电视游戏机、音频放大器等装置中。

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2014-10-12 09:41
TOP Switch-GX系列高压AC/DC转换芯片最高可以做到多少V电压?
0
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trllgh
LV.9
3
2014-10-19 22:07
@zhangmandy
TOPSwitch-GX系列高压AC/DC转换芯片最高可以做到多少V电压?
你是指产品的输出电压?
0
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tabing_dt
LV.10
4
2014-10-20 13:40
 TOPSwitch更详细的PDF资料吗?
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zrk7401
LV.5
5
2014-10-20 15:49

TOPSwitch-GX可广泛地应用于手提电脑、PDA、集线器、交换器、路由器、台式电脑、小型服务器、机顶盒、数码电视、打印机、DVD播放器、UPS、电视游戏机、音频放大器等装置中。

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谢厚林
LV.12
6
2014-11-04 08:32
@tabing_dt
有 TOPSwitch更详细的PDF资料吗?
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lalala123
LV.3
7
2014-11-13 17:23
可以申请吗?我咋找不到呢
0
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buer1209
LV.7
8
2014-11-13 20:56
@lalala123
可以申请吗?我咋找不到呢
学习了   讲的很详细  有空研究一下
0
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2014-11-20 17:21
@buer1209
学习了 讲的很详细 有空研究一下
其实可以下到文档的奥
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bridgeless
LV.4
10
2014-11-20 20:49
@zhangmandy
TOPSwitch-GX系列高压AC/DC转换芯片最高可以做到多少V电压?

效率能够超过90%吗?

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mandy2
LV.7
11
2015-01-07 22:13

这一系列芯片的最高结温可以达到多少度呢?

150度能够达到么?

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bridgeless
LV.4
12
2015-01-07 23:49
@mandy2
这一系列芯片的最高结温可以达到多少度呢?150度能够达到么?
在极低压或过压时能实现完全软启动,这个功能是如何实现的?
0
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ybw123
LV.4
13
2015-01-08 11:34
TOPSwitch-GX更稳定,输出功率相对较大,适用范围相对较广。
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k8882002
LV.9
14
2015-01-09 23:13
@zrk7401
TOPSwitch-GX可广泛地应用于手提电脑、PDA、集线器、交换器、路由器、台式电脑、小型服务器、机顶盒、数码电视、打印机、DVD播放器、UPS、电视游戏机、音频放大器等装置中。
TOPSwitch-GX系列的IC最大可以做到多大功率?
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datian
LV.6
15
2015-02-03 16:49
@bridgeless
效率能够超过90%吗?
效率能做到多少要看产品的设计参数。
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datian
LV.6
16
2015-02-03 16:49
@k8882002
TOPSwitch-GX系列的IC最大可以做到多大功率?
TOPSwitch-GX最大可达290W。
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datian
LV.6
17
2015-02-03 16:49
很详细的资料,学习了,对了解TOPSwitch芯片有很大的帮助。
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地瓜patch
LV.8
18
2015-02-03 17:04
±3%的频率抖动
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2015-02-09 21:08
@地瓜patch
有±3%的频率抖动
学习了。
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trllgh
LV.9
20
2015-02-12 11:51
@mandy2
这一系列芯片的最高结温可以达到多少度呢?150度能够达到么?
不能长时间工作在这个温度吧,这个是芯片内部的温度
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dahaizi1212
LV.6
21
2015-02-26 17:34
@trllgh
你是指产品的输出电压?
你的产品要做输出电压多少?
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dahaizi1212
LV.6
22
2015-02-26 17:35
@datian
TOPSwitch-GX最大可达290W。
那不算很大,实际做成产品,估计还得打个折,
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spowergg
LV.10
23
2017-02-04 14:40
@地瓜patch
有±3%的频率抖动
但是频率抖动对降低高频(几兆赫兹)非谐波发射起到的作用微乎其微。
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spowergg
LV.10
24
2017-02-04 14:43
@mandy2
这一系列芯片的最高结温可以达到多少度呢?150度能够达到么?
TOP芯片最高结温如果在150度,要长时间工作的话顶多让其工作在100度,散热要做好。
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2017-07-13 20:33
@zhangmandy
TOPSwitch-GX系列高压AC/DC转换芯片最高可以做到多少V电压?
TOPSwitch开创了一个时代,把包括振荡器、误差放大器、脉宽调制器、高压功率开关管(MOSFET)、偏置电路、过流保护电路、过热保护及上电复位电路、关断/自动重启动电路结合到了一起。
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a2512848524
LV.8
26
2017-08-14 16:14
TOP Switch的宽电压输入范围(85V-265V),也就是为100V、115V或230VAC时系统在三种电压下均可工作
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2017-12-05 18:02
@ycdy09@163.com
TOPSwitch开创了一个时代,把包括振荡器、误差放大器、脉宽调制器、高压功率开关管(MOSFET)、偏置电路、过流保护电路、过热保护及上电复位电路、关断/自动重启动电路结合到了一起。
TOP Switch内部有一个高压小容量的N-MOSFET输出管,该管具有导通电阻小、导通速度可以控制等特点,因而可以减小开关电压变化率,进而减小EMI。
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wengnaibing
LV.9
28
2017-12-05 21:26
@你的昵称
TOPSwitch内部有一个高压小容量的N-MOSFET输出管,该管具有导通电阻小、导通速度可以控制等特点,因而可以减小开关电压变化率,进而减小EMI。
TOPSWITCH的电源设计可以利用软启动和其更高的工作频率来减小转换器的尺寸。
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