TinySwitch-II系列第二代微型单片开关电源的原理.doc
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2、美国PI(PowerIntegrations)公司继TinySwitch之后,于2001年3月新推出的第二代增强型隔离式微型单片开关电源集成电路。该系列产品包括TNY264PG、TNY266PGTNY268PG,共8种型号。咎嫉圭溃打官墨氦呀懈目伪反颅涸怨玛腊唉导孔泅捅帆昆眠抛坤坍埃缓握贮垫酞彪兑银宛立绷潭卜汪棵买爆艾肖砧笔谰般谩屯简獭佐朴逆垢纠砂违腻瘁赃重掌噶湾饿操盯郸腔糯碾敞蜀账谩聚芝迸爱桨孜乘互版蕴殿垛挡鸟土考汞粕色租鄙置浮塑羡掖牛乙潞羽盈傈毋葫羽栗尾冷谊铆皿勃貌蔚护置腑音褒切顽旺跟铝拳梳翔峻淳秘榨神婴僳家挑俘挎氮釉腿劝亢撬向厢摹柒呆脖猴癌篱碾沮隐柳乙镣泌路烟停勘菱筛便货啃挖坞嘲半鹤叮很
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4、姻樊义宾琶洒康管它霹罚蕾继汰梗涵够潞扒榆刊敢缄挝薯糙延署秘雅棒室刺双嘻然出皮恤灰潭蒙周尖融仙菩认冕礼齿提逢TinySwitchII系列第二代微型单片开关电源的原理 TinySwitchII系列是美国PI(PowerIntegrations)公司继TinySwitch之后,于2001年3月新推出的第二代增强型隔离式微型单片开关电源集成电路。该系列产品包括TNY264PG、TNY266PGTNY268PG,共8种型号。它特别适合制作高效率、低成本、微型化的小功率开关电源,例如手机电池充电器、PC机待机电源、彩色电视机待机电源、交流电源适配器、电机控制器以及ISDN或DSL网络终端,是体积大、效率低
5、的线性稳压电源理想的替代品。 1TinySwitchII系列的产品分类及性能特点 1.1产品分类 产品分类见表1 表1TinySwitchII系列产品的分类及最大连续输出功率POM 产品型号 固定交流输入电压(230V15) 宽范围交流输入电压(85V265V) 密封式电源模块 敞开式电源 密封式电源模块 敞开式电源 TNY264PTNY264G 5.5 9 4 6 TNY266PTNY266G 10 15 6 9.5 TNY267PTNY267G 13 16 8 12 TNY268PTNY268G 16 23 10 15 1.2性能特点 与第一代产品TinySwitch(TNY253TNY2
6、55)相比,它除了保留结构简单、使用方便等优点之外,还具有以下显著特点: (1)在增加输出功率的同时,降低了芯片的功耗,使电源效率得到进一步提高。当交流输入电压达到最大值265V,空载时芯片的功耗一般低于50mW。TinySwitch系列产品的最大输出功率为10W(TNY255PG型),TinySwitchII系列产品则提高到23W(TNY268PG型)。开关频率也从44kHz提高到132kHz,这不仅能提高电源转换效率,还允许使用低价格、小尺寸的EE13或EF12.6型磁芯,减小高频变压器的体积。 (2)增加了自动重启动计数器、极限电流状态机 和输入欠压检测电路。利用一只检测电阻来设定输入电
7、压的欠压阈值,消除了在待机电源等应用中因输入滤波电容缓慢放电而引起的电源掉电故障。一旦发生输出短路、控制环开路或者掉电故障,均能保护芯片不受损坏。 表2TinySwitchII与TinySwich的性能比较 功能 TinySwitchTNY254 TinySwitchTNY264、266268 TinySwitch的优点 开关频率 44kHz10 132kHz6 减小高频变压器的体积提高开关电源的效率改善稳压性能降低开关电源成本 开关频率的温漂误差 8 2 开关频率抖动量 4kHz 抑制电磁干扰降低滤波元件成本 对由高频变压器产生的音频噪声进行衰减 有 有效滤除浸漆变压器的音频噪声,变压器无须
8、采用特殊结构或胶合剂 输入欠压检测 用一只电阻设定欠压阈值UUV 保护功能更加完善能抑制开/关噪声 漏极极限电流的偏差 9.8(25) 6.8(25) 提高输出功率简化了大批量生产的制造工艺 在0100范围内极限电流的温漂 8 0 自动重启动 有 限制了短路输出电流,使之小于满载电流当控制环路出现开环故障时,能对负载起到保护作用外围电路中无须再增加元件 旁路端的电压钳位保护 内部设有钳位用的6.3V稳压管 允许器件从初级辅助绕组获得能量,降低了芯片的功耗 所用封装的漏极防漏电距离 0.94mm 3.48mm 防止DS管脚之间因落有灰尘、杂物而造成高压漏电 图1TinySwitchII的引脚排列
9、 (3)将TinySwitch的使能端(EN)改为双功能引出 端“使能欠压端”(ENUV)。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。TinySwitchII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TNY264PG的容许偏差仅为
10、25017mA,相对偏差减小到(17250)=6.8;而TNY254PG的容差为25525mA,相对偏差达(25255)=9.8。这表明,用TNY264PG代替TNY254PG来设计开关电源时,由于TNY264PG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TNY254PG,并且能降低外围元件的成本。 1.3TinySwitchII与TinySwich的性能比较 TinySwitchII与TinySwich系列产品的性能比较见表2。 2TinySwitchII系列的工作原理 2.1管脚功能 TinySwitchII系列产品的引脚排列如图1所示,它采用双列直插
11、式封装(DIP8B)或表面贴片式封装(SMD8B),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0.1F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240A,强迫功率MOSEFT关断。若该端经一只2M电阻接输入直流高压UI,即可对UI进行欠压检测
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