TOPSwitch的特点及设计时需注意的问题

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摘要:对TOPSwitch的特点作了进一步的分析,并讲述了设计中如何求得一个最佳电感值的问题。

1引言

  对于200W以下的开关电源,应用TOPSwitch与应用UC3842相比,所需的元器件要少得多,从而使电路简化,体积和重量进一步减小,成本降低。本文对TOPSwitch尚未见文献提及的某些特点及设计中需注意的问题提出一些见解。

2特点分析

  (1)前沿消隐

  次级整流电路中二极管反向恢复时产生的电流尖峰脉冲波形如图1所示。如果这个尖峰脉冲超过了漏极电流的最大值Ilim,就会导致开关脉冲提前结束。为了避免这种情况的出现,TOPSwitch系列器件中设有前沿消隐电路。实质上,它是一个延迟电路,即使限流比较器在输出MOSFET刚导通的一段很短的时间(一般为180ns)内不导通。

图1二极管反向恢复时电流尖峰

图2自动重起动波形

图3自动重起动时漏极电流波形

  (2)自动重起动

  TOPSwitch自动重起动时的起动波形如图2所示。可以看出,电源是按典型值为12.5%的自动重起动占空比接通和断开的,即8个充放电周期中只有一个周期工作。

  其原因是:从产品的数据手册中,可以得到自动重起动的频率fR为1.2Hz,对应的自动重起动周期TR约为0.8s,而TOPSwitch的开关周期Tosc仅为10μs,也就是说一个自动重起动周期包括8×105多个开关周期。从而,我们可以得到一个自动重起动周期内的漏极电流波形如图3所示。其中Ilim增大的时间t=tLEB+tILD,其中tLEB为前沿边缘消隐时间(典型值为180ns),tILD是限流延时(典型值为100ns)。从图3中可以看出,在一个自动重起动周期内,I会无限增大,这是因为由e=L·di/dt可解得i=te/L+ioff。如果I的值足够大,就会造成输出MOSFET所承受的重复冲击应力过大而击穿,这是不允许的。所以,TOPWwitch要求其自动重起动只在很短的一段时间内工作,一般取典型值为12.5%的自动重起动占空比,以减少重复冲击应力的次数。

图4PWM比较器