TOP223Y TOP224Y TOP225Y TOP226Y TOP227Y 50 75 100 125 150
30 45 60 75 90
TOP223P/223GTOP224P/224G
25 30
15 20
②、性能特点：
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；输入交流电压和频率的范围极宽。作固定电压输入时可选110V／115V／230V交流电，允许变化±15％；在宽电压范围输入时，适配85V～265V交流电，但PO值要比前者降低40％；TOPSwitch－Ⅱ只有3个引出端，可以同三端线性集成稳压器相媲美，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90kHz～110kHz，占空比调节范围是1.7％～67％；外围电路简单，成本低廉，芯片本身功耗很低，温度范围0℃-70℃摄氏度，最高结温135℃摄氏度。电源效率可达80％左右,比线性集成稳压电源提高了近一倍。 ③、TOPSwitch-II的工作原理：
TOPSwitch－Ⅱ的内部框图如图3所示，主要包括10部分：
上图中，各部分的作用如下：
名 称
控制电压源 带隙基准电压源 振荡器 脉宽调制器
给内部提供各种基准电压
产生锯齿波（SAW）、最大占空比信号（Dmax）和时钟信号（CLOCK）
通过改变控制端电流IC的大小，连续调节脉冲占空比，实现脉宽调制并能滤掉开关噪声
作 用
由控制电压UC向并联调整器和门驱动级提供偏压，而控制端电流IC则能调节占空比
并联调整器／误差放大器 对采集到误差信号进行放大
电压
门驱动级和输出级 过流保护电路
内含耐压为700V的功率开关管MOSFET
利用MOSFET的漏－源通态电阻RDS（ON）来检测过电流，当ID过大时令MOSFET关断，起到过流保护作用
当调节失控时，立即使芯片在低占空比下工作。倘若故障已排除，就自动重新启动电源恢复正常工作 提供偏流用
过热保护及上电复位电路 当芯片结温Tj>135℃，关断输出级 关断／自动重启动电路 高压电流源
事实上，TOPSwitch-I也包括这样的十个部分。
TOPSwitch－Ⅱ的工作原理是利用反馈电流IC来调节占空比D，达到稳压目的。如：当输出电压UO↑时，经过光耦反馈电路使得IC↑→D↓→UO↓,最终使UO不变。 ④、TOPSwitch-II单片电源的应用：
TOPSwitch-II单片开关电源IC的应用简图
TOPSwitch-II单片开关电源IC的实际应用线路图
该电路交流输入电压范围Ui=85V～265V,AC，输入电网频率f=47Hz～440Hz，电压调整率SV=±0.5％,负载调整率SI=±1％，电源效率达80％，输出纹波电压的最大值为±50mV。
该电源采用带稳压管（VDZ2）的光耦反馈工作方式。电路中共使用两片集成电路，IC1为TOP202Y型单片开关电源，IC2是日本产NEC2501－H型线性光耦合器。C6与L2构成交流输入端的电磁干扰（EMI）滤波器。C6能滤除由初级脉动电流产生的串模干扰，L2可抑制初级绕组中产生的共模干扰。C7和C8为安全电容，能滤除由初、次级绕组之间耦合电容所产生的共模干扰。宽范围电压输入时，85V～265V交流电经过整流器BR、C1整流滤波后，获得直流输入电压Ui。由VDZ1和VD1构成的漏极钳位保护电路可将由高频变压器漏感产生的尖峰电压钳位到安全值以下，并能减
小振铃电压。VDZ1选用P6KE150型瞬态电压抑制器（TVS），其钳位电压为150V，钳位时间仅1ns，峰值功率是5W。VD1需采用UF4005型1A/600V的超快恢复二极管（FRD），其反向恢复时间trr=30ns。
次级电压经VD2，C2，L1，C3整流滤波后产生＋7.5V的输出电压。R2和VDZ2与输出端并联，构成开关电源的假负载，可提高空载或轻载时的负载调整率。反馈绕组电压经过VD3整流、C4滤波后，得到反馈电压，再经过光敏三极管给TOP202Y提供一个偏置电压。VD2选择UGB8BT型超快恢复二极管，为降低功耗，还可选肖特基二极管。光耦合器IC2和稳压管VDZ2还构成了TOP202Y的外部误差放大器，能提高稳压性能。当输出电压UO发生变化时，由于VDZ2具有稳压作用，就使光耦中LED的工作电流IF发生变化，进而改变TOP202Y的控制端电流IC，再通过调节输出占空比，使UO保持稳定，这就是其稳压原理。R1为LED的限流电阻，并能决定控制环路的增益。C5是控制端旁路电容，除对环路进行补偿之外，还决定着自动重启动频率。高频变压器选用EE22型铁氧体磁芯，初级电感量LP=620μH±10％，漏感量LP0≤11μH。
⑤、TOPSwitch-FX系列单片开关电源芯片： Power Integrations（PI）公司在2000年3月发布了新的TOPSwitch-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EcoSmart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、DVD和LCD显示器等不同领域。TOPSwitch-FX在TOPSwitch-II三个引脚的基础上增加了二个引脚，其中一个是多功能引脚（M），另一个是频率引脚（F）。
多功能引脚(Multi-Function)：保护功能加强，TOPSwitch-FX使多功能可以通过单一的可编程引脚(Multi-Function)来实现，这个引脚可以利用一个电阻同时设置欠压、过压以及前馈的保护功能，当整流后的DC电压值超过了设置的过压阈值时，将强迫TOPSwitch-FX的功率MOSFET关断，增加了对浪涌电压的防护能力，欠压检测可以防止关闭电源时出现瞬变的电压尖峰，执行电压前馈可以减少输出电压纹波；这个引脚还可以允许用几种方式进行TOPSwitch-FX的远程ON/OFF控制；此外，这个引脚还可以用来在外部编程设置精确的电流限值。
频率引脚（FREQUENCY）：有利于控制噪声和提高待机效率，只在TO-220封装下提供，它与控制脚（CONTROL）短接时，可使正常的开关频率130kHz缩小到一半，即65kHz，这对于噪声敏感的视频应用或高效率待机工作模式都是有利的，可降低电磁干扰。
软启动（Soft-Start），可以降低启动时元器件的峰值电流与电压负荷。 采用多方面的EcoSmart节能技术，使能源得到更有效的利用，可实现环保设计。例如，遥控开/关、省略周期（Cycle Skipping）和频率减半等功能可以显著地降低能耗，特别是在待机和空载的条件下。这种特性使得很多电子产品可以达到甚至超过如Energy Star、Blue Angel、Energy 2000之类的通用节能标准。 ⑥、TOPSwitch-GX系列单片开关开关电源芯片：
以往芯片存在一些不足：纹波电压较大、空载和轻载损耗大、高温工作时输出功率受限、启动时元件承受较大的尖峰电压和电流以及设计不够灵活等。针对这些不足之处，Power Integrations公司优化了芯片的内部布局，改进了电路功能，于2000年11月新推出了TOPSwitch家族的第四代芯片:TOPSwitch-GX系列。
TOPSwitch-GX系列增加了许多新功能，从而有效地降低了电源系统成本，提高了电源性能，改善了设计灵活性并扩展了电源输出功率。如其中的TOP250型芯片，最大输出功率可达290W，该芯片极大地扩展了开关电源芯片在大功率领域内的应用范围。
TOPSwitch-GX系列新增的主要功能及其优点是： 更宽的输出功率范围 外围元件少 软启动 外部编程控制 更大的占空比 封装更新 欠压保护
最大可达290W 可减少外围器件的损耗
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 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 能提供更大的输出功率并减小了输入电容
在Y、R、F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 不会造成误关断
过压保护 线电压前馈 频率抖动限制 频率控制 工作频率高 半频运行功能 滞后热关断
可以限制浪涌电流
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） 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
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 高达132kHz的工作频率，减小了变压器和电源的体积
在视频应用时可选择半频（66kHz）运行（只限于Y、R、F封装），有利于控制噪声 温度范围更宽，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的滞后热关断
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、UPS、电视游戏机、音频放大器等装置中。
管脚排列：TOPSwitch-GX系列有TOP242—TOP250的9种不同容量型号，又分为Y、P、G、R、F等5种封装形式。根据封装形式不同，TOPSwitch-GX系列芯片新增的管脚数也不同。P、G型封装与第三代芯片TOPSwitch-FX系列一样只有D、S、C、M四个管脚，而Y、R、F型封装则有六个管脚：D、S、C、F、X、L。图4-25为Y/R/F型封装芯片引脚图，Y、R、F型封装的管脚功能如下。
TOPSwitch-GX引脚图
管脚功能说明：器件的六个引脚说明如下：
管脚名称 漏极管脚（D） 控制管脚（C）
功能说明
高压功率MOSFET漏极输出，通过此脚从高压开关电流源输入内部启动偏置电流
用于调节占空比的误差放大器电流输入脚。在正常操作期间通过连接至内部分流调节器来提供内部偏置电流，也可以作为电源的旁路和自动重启/补偿电容的连接点
源极管脚（S）
内部MOSFET的源极。将其连接至输出MOSFET源极时可得到高压功率回馈
电压检测管脚（L） 作为欠压保护（UV）、过压保护(OV)、减少Dmax的线性前馈及远程开/关等4项功能的控制脚 外部限流管脚（X） 用于外部电流限制值设置的输入脚 频率管脚（F）
用于选择开关频率的输入脚。在多数应用场合下将脚F连接至源极管脚S，此时开关频率为132kHz。在一些特殊应用场合如对噪音敏感的音频设备中，将脚F连接至控制管脚C时开关频率降为66kHz以减小干扰
器件类型及参数：下表是GX系列的器件类型及相关数据！
产品 TOP242P或G
TOP242R TOP242Y或F TOP243P或G TOP243R
固定输入110/115/230 VAC ±15% 密封式 9 W 21 W 10 W 13 W 29 W
敞开式 15 W 22 W 22 W 25 W 45 W
宽范围输入85-265 VAC
密封式 6.5 W 11 W 7 W 9 W 17 W
敞开式 10 W 14 W 14 W 15 W 23 W
TOP243Y或F TOP244P或G TOP244R TOP244Y或F TOP245P或G TOP245R TOP245Y或F TOP246P或G TOP246R TOP246Y或F TOP247R TOP247Y或F TOP248R TOP248Y或F TOP249R TOP249Y或F TOP250R TOP250Y或F
20 W 16 W 34 W 30 W 19 W 37 W 40 W 21 W 40 W 60 W 45 W 85 W 43 W 105 W 44 W 120 W 45 W 135 W
45 W 28 W 50 W 65 W 30 W 57 W 85 W 34 W 64 W 125 W 70 W 165 W 75 W 205 W 79 W 250 W 82 W 290 W
15 W 11 W 20 W 20 W 13 W 23 W 26 W 15 W 26 W 40 W 28 W 55 W 30 W 70 W 31 W 80 W 32 W 90 W
30 W 20 W 28 W 45 W 22 W 33 W 60 W 26 W 38 W 90 W 43 W 125 W 48 W 155 W 53 W 180 W 55 W 210 W
可以看出，GX系列从6.5W到290W，有比较宽的功率选择范围，总体分类如下： 按输入：固定输入为110/115/230VAC，宽输入为：85-265VAC。 按模块外形：密封式和敞开式，后者功率相对更高。 按封装形式：有Y、P、G、R、F等5种封装形式。
其它更具体的模块使用特性及应用要领，需要时我们可以查阅相关手册。
由于许多新的特性和宽的选择范围，这个系列的器件目前是PI公司推广的主流开关电源器件。
TOPSwitch-GX系列IC内部主要由18部分组成：控制电压源、带隙基准电压源、频率抖动振荡器、并联调整器/误差放大器、脉宽调制器（含PWM比较器和触发器）、过流保护电路、门极驱动和输出极、具有滞后特性的过热保护电路、高压电流源、软启动电路、关断/自动重启电路、欠压比较器、电流极限比较器、线路比较器、线路检测端和极限电流设定端的内部电路、轻载时自动降低开关频率的电路、停止逻辑、开启电压为1V的电压比较器。
TOPSwitch-GX系列IC内部功能原理：下图是器件的内部原理框图！
TOPSwitch-GX系列内部原理框图
开关电源 - 图文
