临界断续模式PFC在电子镇流器中的应用

TinySwitch-Ⅱ通常是工作在极限电流的模式下。启动时，它在每个时钟周期的起始对EN/UV引脚信号取样，然后根据取样结果决定是否跳过周期或跳过多少个周期，同时确定适当的极限电流阈值。当漏极电流I_D逐渐升高并达到I_LIMIT值或占空比达到最大值D_maxx时，使功率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I_LIMIT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I_LIMIT值，使功率MOSFET仅在很短时间内导通，以维持电源正常工作所必需的能量。这本质上是引入了PFM调制的原理。另外，在轻负载状态下，当开关频率有可能进入音频范围内时，流限状态调节器以非连续方式降低流限，较低的流限值使得开关频率保持在音频以上，降低了变压器的磁通密度从而减轻了音频噪声。

EN/UV引脚的使能电路包含一个输出设定为1.0V的低阻抗源级跟随电路，流经该电路的电流被限制在240μA，当流出此引脚的电流超过240μA时，使能电路的输出端会产生逻辑低（禁止）。连接在直流电源和EN/UV引脚间的外接电阻可用于监测直流输入电压，当电压低于设定值时，欠压检测电路就将旁路端电压UBP从正常值5.8V降至4.8V，强迫功率MOSFET关断，起到保护作用；当输出MOSFET关断时，5.8V稳压器通过漏极电压抽取电流将旁路引脚上连接的旁路电容充电至5.8V，当MOSFET导通时，TinySwitch-Ⅱ消耗存储在旁路电容中的能量；另外，TinySwitch-Ⅱ中还有一个6.3V并联稳压器，当电流经外部电阻注入旁路引脚时，稳压器将旁路引脚电压箝位在6.3V，这样能方便地通过偏置绕组对TinySwitch-Ⅱ外部供电，将空载功耗降至约50mW。

当发生输出过载，输出短路或开环故障时，TinySwitch-Ⅱ能自动重启动，直至排除故障后转入正常工作状态；极限电流检测电路用来检测功率MOSFET的漏极电流是否达到极限值，在每个开关周期内当电流达到极限电流ILIMIT时功率MOSFET就在此周期的剩余时间内关断；TinySwitch-Ⅱ的旁路引脚上仅需0.1μF的电容，由于电容小，充电时间极短，一般为0.6ms，因此上电过程迅速且电源输出无过冲。当EN/UV引脚和直流输入的正极间接了外部电阻（2MΩ）时，上电期间功率MOSFET的开关将被延迟到直流电压超过门限值（100V）以后。断电时，如果使用了外接电阻，功率

MOSFET在输出失调后仍将继续开关50ms，该特性在用做待机电源时，使待机电源具有缓慢关断的特性。

5 TinySwitch-Ⅱ在待机电源中的应用

图4是一基于TNY267P，功率为15W的PC机待机电源电路，该电路提供两路输出：主输出5V,3A和初级辅输出12V,20mA。输入电压范围为DC140～375V，132kHz的工作频率使得变压器磁芯可用EE22型，线路检测电阻R₂和R₃检测直流输入电压是否出现欠压。R₂和R₃组合的阻值为4MΩ，将上电时的欠压门限设为DC 200V，一旦开启电源，只要整流直流输入电压高于140V，它都将继续工作，直到降到低于140V才关机，这种设计方案可为待机电源提供所需的保持时间。辅助初级绕组生成12V输出电压供电源初级控制器使用，另外，此电压还用于通过R₄向TinySwitch-Ⅱ供电。从外部向TinySwitch-Ⅱ供电（尽管不是必须），由于不再使用内部漏级驱动电流向旁路引脚电容C₃充电，从而能降低器件的静态功耗。R₄阻值为10kΩ，为旁路引脚提供600μA电流，比TinySwitch-Ⅱ的电流消耗略大，多余的电流由片内的稳压管安全地箝位在6.3V。次级绕组由D₃和C₆整流滤波，由于自动重启动功能限制短路输出电流，因而勿须使用更大的D₃，L₁和C₈实现开关噪声滤波。光耦U₂和VR₁用于5V的输出检测，R₅用以给稳压管提供偏置电流。由于TinySwitch-Ⅱ限制了光耦LED电流的动态范围，使稳压管能以接近恒定偏置电流工作，因而得以提供一般所需要的精度（大约±3％）。该电源效率高于78％。

图4 PC机待机电源电路

6 结语

本文通过讨论TinySwitch-Ⅱ的工作原理及主要性能特点，表明在小功率开关电源应用中，它具有元件数少，成本低，体积小，可靠性和效率高等优点，有着广泛的应用前景。