中心議題：

• TOPSwitch-HX控製器對電源線路的保護

解決方案：

• 輸入欠壓和過壓的保護
• 輸出短路和過載的保護
• 芯片的過熱保護

對(dui)於(yu)設(she)計(ji)師(shi)而(er)言(yan)，在(zai)新(xin)產(chan)品(pin)發(fa)布(bu)到(dao)之(zhi)前(qian)，預(yu)測(ce)其(qi)現(xian)場(chang)可(ke)靠(kao)性(xing)是(shi)非(fei)常(chang)困(kun)難(nan)的(de)。但(dan)一(yi)旦(dan)發(fa)生(sheng)未(wei)預(yu)期(qi)的(de)嚴(yan)重(zhong)現(xian)場(chang)故(gu)障(zhang)
，則(ze)說(shuo)明(ming)設(she)計(ji)師(shi)的(de)設(she)計(ji)是(shi)失(shi)敗(bai)的(de)。然(ran)而(er)，即(ji)使(shi)沒(mei)有(you)發(fa)生(sheng)任(ren)何(he)現(xian)場(chang)故(gu)障(zhang)
，仍(reng)需(xu)要(yao)回(hui)答(da)以(yi)下(xia)問(wen)題(ti)：設she計ji師shi是shi否fou對dui產chan品pin進jin行xing了le餘yu量liang設she計ji？這zhe需xu要yao采cai取qu一yi種zhong有you效xiao的de方fang法fa，以yi避bi免mian內nei建jian的de產chan品pin可ke靠kao性xing所suo承cheng擔dan的de成cheng本ben代dai價jia，從cong而er消xiao除chu設she計ji中zhong不bu必bi要yao的de猜cai測ce工gong作zuo。

在zai可ke靠kao性xing方fang麵mian
，最zui關guan鍵jian的de係xi統tong元yuan件jian通tong常chang是shi電dian源yuan。電dian源yuan故gu障zhang往wang往wang會hui導dao致zhi係xi統tong關guan閉bi，但dan它ta所suo造zao成cheng的de不bu良liang後hou果guo遠yuan不bu止zhi這zhe一yi點dian。如ru果guo電dian源yuan故gu障zhang還hai造zao成cheng負fu載zai損sun壞huai的de話hua，那na麼me故gu障zhang的de成cheng本ben將jiang遠yuan高gao於yu電dian源yuan本ben身shen的de成cheng本ben。由you於yu電dian源yuan直zhi接jie連lian接jie交jiao流liu市shi電dian
，而er市shi電dian是shi設she計ji師shi無wu法fa控kong製zhi的de高gao能neng係xi統tong，因yin此ci電dian源yuan非fei常chang容rong易yi受shou損sun。市shi電dian有you時shi會hui遭zao遇yu功gong率lv突tu增zeng，發fa生sheng危wei險xian的de高gao壓ya尖jian峰feng和he瞬shun變bian。負fu載zai自zi身shen會hui產chan生sheng故gu障zhang，造zao成cheng過guo載zai或huo短duan路lu情qing況kuang。散san熱re風feng扇shan會hui發fa生sheng阻zu塞sai或huo被bei遮zhe擋dang
，導dao致zhi整zheng個ge係xi統tong溫wen度du過guo高gao。

電源設計工程師必須實現性能規格及成本目標，同時確保耐用性和可靠性。在麵臨元件容差
、生產變量以及須待解決的諸多危險因素時
，實現上述目標可是件極其艱巨的任務。不過，隨著電源控製IC技術的不斷提升，設計工程師的壓力可以得到大大緩解。下麵的設計範例可以充分說明這一點

，這款反激式轉換器使用PowerIntegrations的TOPSwitch-HX控製器/功率IC設計而成。

TOPSwitch-HX將一個700V的功率MOSFET
、高壓開關啟動電流源、多模式PWM控製器
、振蕩器
、熱關斷保護電路、故障保護電路及其他控製電路集成在一個單片器件內，使設計師可以設計出功能完備的電源，並且隻需極少的外圍元件。

圖1所示為一款完整的開關電源，適用於打印機和采用電機或傳動器的輕工業應用。該電源可以提供恒定的30W(42V)電流

，峰值負載為84W，並且無須外部散熱片。該電路的峰值負載能力可以使合適尺寸（用以支持連續負載）的元件提供電機啟動時所需的高電流。該設計具有顯著的尺寸、成本和重量優勢，並且絲毫不會降低可靠性。


TOPSwitch-HX(U1)集成了用戶自定義保護功能，可在輸入欠壓、guoyajishuchuguozaitiaojianxiabimiandianyuanjifuzaishousun。reguanduangongnengjuyouzidonghuifutexing，zidongzhongqidonggongnengkefangzhishuchuduanluhefankuikaihuan。zhexiebaohugongnengdeshixianfangshijiangzaixiamianjieshao。
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輸入保護

欠壓和過壓保護功能的控製是通過電壓監測(V)輸入提供的。輸入欠壓保護可防止通電及斷電時輸出的不良波動，輸入過壓保護可確保係統能耐受高達700V的輸入浪湧電壓而不會造成任何損壞。R2通過由V輸入控製的鎖存關斷功能來提供輸入欠壓及過壓保護。如果經整流後的直流高壓的電壓值低於欠壓閾值，U1的開關將被禁止並保持關斷
，直至達到指定的工作電壓。同樣
，如果電壓值超過輸入過壓閾值，U1將立即停止開關。當MOSFET關斷時，由於沒有反射電壓和漏感尖峰電壓疊加到漏極，經整流的直流高壓抗浪湧衝擊能力將提高100～200V，達到內部700VMOSFET的額定電壓值。

設計師經常擔心的電路元件是功率MOSFET。與市場上其他許多額定值為600V的MOSFET相比，U1中集成功率MOSFET的700V源極可提供額外的裕量。U1采用限流點降低及輸入電壓升高來限製過載期間的漏電能量。這樣可使由R3、R4
、C4及D5組成的簡單緩衝吸收電路對功率MOSFET提供全麵保護。此外，U1zhongsuojichengdekuaisushuruguoyayizhidianlu
，kezaijiancedaoshurudianyashunbianshijinzhikaiguan。youyunenggouduishuruchamolangyongtigongshangshushuangzhongbaohu，yincikeyishengquchangyongyutigongshurubaohudejinshuyanghuawuyamindianzu(MOV)

，同時不會降低電源可靠性。

輸出保護

為確保負載的安全性，應提供輸出過壓保護。如果電源反饋環路中的元件發生故障（如光耦器）

，則可能會產生危險的高輸出電壓。TOPSwitch-HX中包含集成的輸出過壓及過功率保護電路。一旦因輸出過載或開環故障導致C6上的偏置繞組輸出電壓升高，VR1將導通並使電流流入V引腳
，從而觸發鎖存關斷。為了防止因短時間過載而引起錯誤觸發，可在VR1與C6之間實施簡單的RC延遲電路。

輸出過載保護是一項必備功能，特別是在驅動電機的應用中。在輸出過載故障條件下（如電機停轉），控製器不得提供這種可損壞負載的電流
，或者不得損壞電源內的元件。在U1中，這種保護是通過控製功率因數(I2f)和通過利用X引腳輸入控製限流點來實現的。在反激式轉換器中，輸出功率是LI2f的函數
，其中
，L是初級電感值，I是峰值初級電流
，f是開關頻率。將I2f合並到單個數據手冊參數中後
，與I和f為wei獨du立li變bian量liang時shi的de設she計ji值zhi相xiang比bi


，給gei定ding輸shu出chu功gong率lv所suo需xu的de電dian感gan值zhi將jiang減jian小xiao。這zhe樣yang會hui減jian小xiao在zai最zui低di輸shu入ru電dian壓ya的de最zui差cha條tiao件jian下xia提ti供gong滿man功gong率lv所suo需xu的de初chu級ji電dian感gan值zhi。X引腳允許在外部設定器件限流點
，還可以使用兩個電阻對X引腳進行配置，以降低限流點並提高輸入電壓。這樣可以拉平將會出現的過載功率隨輸入電壓變化的曲線。

過熱保護

U1中的過熱保護由精密的模擬電路提供，當結溫超過熱關斷溫度（典型值142℃）時，該電路就關斷輸出MOSFET
；當結溫冷卻到遲滯溫度以下時，該電路將重新恢複正常工作。采用75℃（典型值）的遲滯可防止因持續故障而使PC板出現過熱現象。通過將U1設計為溫度最高的元件，這種內部過熱關斷功能還可以對整個電源提供過熱保護。

shiyongfenliyuanjianlaishixianshangshuduozhongbaohugongnengdeneijianshijianfeichangkunnanqiefeiyongangguideshiqing，tebieshizaijiejueyuqijianrongchaxiangguandewentishi。duiyudichengbenhuokongjianshouxiandeyingyongeryan
，zhexiekunnanyouhuishibaohugongnengqibeidedianludechicunhechengbenchengweishixianshejideyanzhongzhangai。erkaiguanIC（如TOPSwitch-HX）內所集成的保護功能，可以使設計師集中精力設計具有成本優勢的高性能產品
，並有信心確保其完全可靠。