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TinySwitch II系列第二代微型单片开关电源的原理

作者:时间:2011-04-14来源:网络收藏

(3)将的使能端(EN)改为双功能引出

端“使能/欠压端”(EN/UV)。正常工作时由此端控制内部功率MOSFET的通断,该端还可用于输入欠压检测信号。另外,在旁路端(BP)内部还增加了6.3V的钳位保护电路。

(4)新增加了开关频率抖动(frequencyjittering)

功能,能滤除浸过清漆的普通高频变压器产生的音频噪声,并防止电源的开关噪声,还能快速上电而无过冲现象。?的开/关控制器的调节速度比一般的脉宽调制器(PWM)更快,对纹波的抑制能力更佳。

(5)功率MOSFET漏极的极限电流ILIMIT的容

许偏差小。例如TNY264P/G的容许偏差仅为250±17mA,相对偏差减小到(±17/250)%=±6.8%;而TNY254P/G的容差为255±25mA,相对偏差达(±25/255)%=±9.8%。这表明,用TNY264P/G代替TNY254P/G来设计时,由于TNY264P/G不需要留出过多的极限电流余量,因此在相同输入功率/输出电压的条件下,输出功率要高于TNY254P/G,并且能降低外围元件的成本。

1.3?与TinySwich的性能比较

TinySwitch?与TinySwich产品的性能比较见表2。

2TinySwitch?II的工作

2.1管脚功能

TinySwitch?II产品的引脚排列如图1所示,它采用双列直插式封装(DIP?8B)或表面贴片式封装(SMD?8B),但实际引出端只有7个。由于第6脚未引出,从而增加了漏极与源极的安全距离。考虑到它有4个源极端S,故等效于四端器件。4个源极被划分成两组:两个S端需接控制电路的公共端,两个S(HVRTN)端则接高压返回端,它们都与内部MOSFET的源极连通。D为内部功率MOSFET的漏极引出端,为启动和稳定工作提供了内部工作电流。BP为旁路端,接外部0.1μF的旁路电容。正常工作时,由EN/UV端来控制内部功率MOSFET的通断。超载时,从EN/UV端流出的电流大于240μA,强迫功率MOSEFT关断。若该端经一只2MΩ电阻接输入直流高压UI,即可对UI进行欠压检测,不接电阻时无此项功能。

图2TinySwitch?II的功能框图

图3频率抖动的波形

2.2工作

TinySwitch?II内部集成了一个耐压为700V的功率MOSFET和一个开/关控制器。与传统的PWM控制器不同,它采用一个简单的开/关控制器来调节输出电压。其功能框图如图2所示。主要包括振荡器,5.8V稳压器,旁路端钳位用的6.3V稳压管,使能检测与逻辑电路,极限电流状态机,欠压、过流及过热保护电路,自动重启动计数器。此外,EN/UV的内部电路中还增加了一个源极跟随器。由图2可见,能够控制MOSFET关断的电路有以下几种:BP端欠压比较器,过流比较器,过热保护电路,前沿闭锁电路,最大占空比信号Dmax,EN/UV控制端。它们之间呈“逻辑或”的关系,任何一路均可单独将MOSFET关断。

TinySwitch?II一般工作在极限电流的模式下。启动时,在每个时钟周期开始时刻,TinySwitch?II对EN/UV端进行取样,再根据取样结果来决定是否跳过周期以及跳过多少个周期,同时确定适当的极限电流阈值。当漏极电流ID逐渐升高并达到ILIMIT值或者占空比达到最大值Dmax时,使MOSFET关断。满载时TinySwitch?II在大部分周期内导通;中等负载时则要跳过一部分周期并开始降低ILIMIT值,以维持输出电压稳定。轻载或空载时,则几乎要跳过所有周期,并且进一步降低ILIMIT值,使功率MOSFET仅在很少时间内导通,以维持电源正常工作所必须的能量。

EN/UV端一般由光耦合器驱动。光耦合器中接收管的集电极连到EN/UV端,发射极则接源极。光耦合器与稳压管串联在稳压输出端,输出电压UO就等于光耦合器内部发光二极管(LED)正向压降UF与稳压管稳定电压UZ之和。当UO↑时,LED开始导通,将EN/UV脚电压置成低电平,使功率MOSEFT关断,通过减小占空比来使UO↓,最终达到稳压目的。为改善稳压性能,亦可用可调式精密并联稳压器TL431来代替普通的稳压管。



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