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TinySwitch-III产品系列
更具灵活性及更大功率
范围的高效离线式开关IC
产品特色
最低的系统成本及更出色的灵活性
简单的开/关控制,无需环路补偿
通过BP/M引脚电容值可选择不同的电流限流点
- 更高的电流限流点可得到更高的峰值功率,或在
开放式应用中得到更高的连续输出功率
- 更低的电流限流点可提高封闭式适配器/充电器设
计的效率
- 可允许TinySwitch-III系列相邻产品之间相互替换,
而无需重新设计电路
严格的I2f参数公差范围降低系统成本
- 高效利用MOSFET及磁芯材料的功率输出能力
- 降低了最大过载功率,从而降低变压器,初级箝
位及次级元件的成本
导通时间延长-更低输入电压下维持输出的稳定/维持
时间, 可以使用更低容量的输入电解电容
自偏置:无需偏置绕组或偏置元件
频率抖动降低EMI滤波成本
引脚布局简化了PCB板上的散热铺铜的设计
源极引脚为"电气"上的安静点, 从而降低了EMI
增强的安全及可靠性能
精确的迟滞热关断保护并具备自动恢复功能,无需人
工重新置位
改善的自动重启动功能在短路及开环故障状况下实现
<3%的最大输出功率
可选择使用Zener实现输出过压关断
可选择使用一个电阻来设置输入欠压保护阈值
元件数目很少,增强可靠性及实现单面印刷电路板的
布局
高带宽提供快速的无过冲启动及出色的瞬态负载响应
扩大了漏极与其它引脚间的爬电距离,提高了应用的
可靠性
EcoSmart –极高效率
轻松满足全球所有节能标准
在265 VAC输入时,无偏置绕组下的空载能耗 G ~ K +#,XA×
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80%)以及极低的空载功耗
(265 VAC输入时<50 mW).使用一个简单的齐纳二极管
参考及光耦反馈可对输出电压进行稳压.
经整流及滤波的输入电压被加到T1的初级绕组上.U1中
集成的MOSFET驱动变压器初级的另一侧.二极管D5,
C2,R1,R2,及 VR1组成箝位电路,将漏极的漏感关断
电压尖峰控制在安全值范围以内.齐纳二极管箝位及并
联RC的结合使用不但优化了EMI,而且更有效率.电阻
R2限制了D5的反向电流,因此可使用一个低成本,慢速
恢复的整流二极管,但应选用玻璃钝化式的二极管,
恢复时间≤2 s以提高效率及降低传导EMI.
齐纳二极管VR3调节输出电压.当输出电压超过齐纳二
极管与光耦LED正向电压降之和时,电流将流向光耦LED,
从而下拉光耦中晶体管的电流.当此电流超出使能引脚
阈值电流时,将抑制下一个开关周期.当下降的输出电
压低于反馈阈值时,会使能一个开关周期.通过调节使
能周期的数量,可对输出电压进行调节.随负载的减
轻,使能周期也随之减少,从而降低有效的开关频率,
根据负载情况减低开关损耗.因此能够在负载极轻时提
供恒定的效率,易于满足能效标准的要求.
由于TinySwitch-III完全是自供电的,因此在变压器上无
需辅助或偏置绕组.如果使用偏置绕组,可实现输出过
压保护功能,在反馈出现开环故障时保护负载.
当发生过压情况时,如偏置电压超过VR2与旁路/多功能
(BP/M)引脚电压(28 V+5.85 V)之和时,电流开始流向
BP/M引脚.当此电流超过ISD时,TinySwitch-III的内部锁
存关断电路将被激活.断开交流输入后,当BP/M引脚电
压下降到低于2.6 V时,TinySwitch-III的内部锁存关断电
路将重置.如范例显示,在环路开环时,OVP的输出电
压为17 V.
图14. TNY278P, 12 V, 1 A通用输入电源
G
6/06
对于有更低输入空载功耗的应用,可使用偏置绕组向
TinySwitch-III供电.电阻R8将电流送入BP/M引脚,
抑制了内部高电压电流源,通常此高压恒流源在内部
MOSFET关断期间维持BP/M引脚的电容电压(C7).此连
接方式将265 VAC输入时的空载功耗从140 mW降低到40 mW.
连接在直流总线及U1EN/UV引脚间的R5可进行欠压锁定.
当发生欠压锁定时,开关周期被抑制,直到EN/UV引脚电
流超过25 A为止.因此可在正常工作输入电压范围之内
对启动电压进行设定,防止在非正常低输入电压条件下
及交流输入断电时在输出端出现电压干扰.
除了用于差模EMI衰减的简单pi型输入滤波器(C1, L1, C2)
之外,此设计还在变压器上采用了E-Shield 蔽技术来降
低共模EMI位移电流,R2及C4作为衰减网络来降低高频
变压器振荡.这些技术与TNY278的频率抖动相结合,令
此设计具有出色的传导及辐射EMI性能,比EN55022 B级对传
导EMI所规定的要求还多出12 dB V的裕量.
设计灵活性方面,可选用C7的数值在U1的三个电流限流
点之间选择.设计师可根据应用选用相应的电流限流点.
使用0.1 F的BP/M引脚电容器件会工作在标准的电流
限流(ILIMIT)点上,适合封闭式适配器的应用.
当使用1 F的BP/M引脚电容,器件工作的限流点会
降低(ILIMITred或ILIMIT-1),从而降低流经器件的RMS电流
值并因此提高效率,但会影响最大输出功率的能力.
非常适用于对温度要求高,要考虑更好散热的设计.
当使用10 F的BP/M引脚电容,器件工作的电流限流
点会升高(ILIMITTinc或ILIMIT+1),在温度允许的情况下,使
器件的峰值输出功率或持续输出功率有所增加.
此外,设计灵活性还表现在TinySwitch-III产品系列相邻
型号之间的电流限流值相互兼容.某一器件降低的电流
限流点与相邻更小型号的标准电流限流点相同,而提高
的电流限流点与相邻更大型号的标准电流限流点相同.
主要应用指南
TinySwitch-lll 设计考量
输出功率表
输出功率表(表1)列出了在以下条件下能获得的最小实际
持续输出功率:
1. 85 VAC输入时的最小直流输入电压为100 V或更高,
230 VAC输入或115 VAC倍压输入时为220 V.输入电
容值的大小应足够适用交流输入电压的要求.
2. 效率为75%.
3. I2f的最小数据值.
4. 变压器初级电感公差为±10%.
5. 反射输出电压(VOR)为135 V.
6. 输出电压为12 V且输出采用快速PN整流二极管来整流.
7. 瞬态KP*值为0.25的连续工作方式.
8. 峰值及开放式应用的输出功率是选择增加的电流限流
点实现的,对于适配器应用中所列出的输出功率是采
用标准的电流限流点得到的.
9. 将器件贴装在电路板上,源极焊接在足够的铺铜区域
上,并且/或者使用一个散热片将源极引脚温度控制
在110 °C或之下.
10.开放式设计的环境温度为50 °C,密闭式适配器应用
的环境温度为40 °C.
*当KP值小于1时,KP是初级电流脉动部分与峰值部分
的比率.为防止开关周期的提前误关断所导致的输出功
率能力的降低,建议KP值要满足≥0.25.这样将避免在
MOSFET开启时初始电流尖峰(IINIT)触发到器件限流点.
表2列出了每个产品型号在选择了三个不同电流限流值时
的最小实际输出功率,以供参考.假定前提为开放式工
作环境(不受温度影响),否则需要上述前提条件的支
持.这些数据有助于根据所用的器件及输出功率选择正
确的电流限流点.
过压保护
TinySwitch-III内部的锁存电路可以实现对输出电压的过
压保护.该电路由流入BP/M引脚的约为5.5 mA的阈值电
流触发.BP/M引脚电容除起到内部滤波的作用,还作为
外部滤波器,避免噪音信号引起保护电路的误触发.为
使旁路电容达到有效的高频滤波,应将电容尽量放置在
距器件源极和BP/M引脚最近的地方.
为最好发挥OVP功能,建议使用一个相对高的,范围在
15 V-30 V的偏置绕组电压.这可以减低偏置绕组上由漏
感引起的误差电压影响,并保证空载时有足够电压供应
给BP/M引脚,以降低空载功耗.
在大多数设计中实现OVP的功能,齐纳二极管的电压应
比偏置绕组电压高出6 V左右(偏置绕组电压为22 V时齐
纳二极管的电压为28 V),但也可因漏感值的变化进行调
整.此外,也可将一个小电阻(10 到47 )与偏置绕组二
极管及/或OVP齐纳二极管串联接入,作为额外的滤波,
如图14中R7及R3所示.同OVP齐纳二极管串联在一起的
电阻同样可以控制流入BP/M引脚的最大电流.
10G
6/06
降低空载功耗
TinySwitch-III可通过BP/M引脚电容进行自供电,因此无
需在变压器上使用辅助或偏置绕组.265 VAC输入,自
供电下的典型空载功耗<150 mW.增加偏置绕组后,可
由更低的偏置电压向TinySwitch-III供电,并抑制了内部
高压电流源供电,从而将空载功耗降低到<50 mW.应选
择合适的电阻值(图14所示R8)来实现数据手册内所注
明的漏极供电电流.在实际设计时,由于低负载时偏置
电压随之降低,最初选定一个电阻值使得供电电流为数
据手册中规定的最大电流的140%,然后再增大电阻的数
值以满足最低空载功耗的要求.
噪音
在TinySwitch-III中使用的周期跳频模式能使变压器产生
音频噪音.为抑制噪音,应将变压器的峰值磁芯磁通密
度设计在低于3000高斯(300 mT)之下.按照如下设计指
南使用标准浸漆的变压器制造技术,就能够消除噪音.
不推荐真空浸漆的变压器,因为这种方法会导致很高的
初级分布电容,从而增大开关损耗.更高的磁通密度也
是可行的,然而必须仔细对变压器噪音进行评估,最好
在设计确认前使用生产过程中的变压器样品进行测试.
在箝位电路中使用象Z5U介质的陶瓷电容同样会产生噪
音.在这种情况下,尝试使用其他不同介质材料或结构
的电容,例如薄膜型电容.
TinySwitch-lll布局的注意事项
布局
参见图15 TinySwitch-III的推荐电路板布局.
单点接地
在输入滤波电容与连接到源极引脚的铜铂区域使用单点
接地.
旁路电容(CBP)
BP/M引脚电容应放置在距离BP/M引脚和源极引脚最近
的地方.
初级环路面积
由输入滤波电容,变压器初级及TinySwitch-III组成的初
级环路面积应尽可能小.
初级箝位电路
箝位电路用来限制MOSFET在关闭时漏极引脚出现的
峰值电压.在初级绕组上使用一个RCD箝位或一个
Zener(~200 V)及二极管箝位即能够实现.在任何情况
下,为改善EMI,从箝位元件到变压器再到TinySwitch-III
的电路路径应保证最小.
散热考量
源极的四个引脚都从内部连接到IC的引线部位,是器
件散热的主要路径.因此所有的源极引脚都应连接到
TinySwitch-III下的铺铜区域,不但作为单点接地,还可
作为散热片使用.因它连接到安静的源极节点,可以将
这个区域扩大以使TinySwitch-III实现良好的散热.对于
轴向输出二极管亦如此,应将连接到阴极的PCB区域最大化.
表 2.三种可选电流限流值下的最小实际输出功率
230 VAC ±15%85-265 VAC
ILIMIT-1ILIMITILIMIT+1ILIMIT-1ILIMITILIMIT+1
TNY274 P 或 G910.99.17.18.57.1
TNY275 P 或 G10.81215.18.49.311.8
TNY276 P 或 G11.815.319.49.211.915.1
TNY277 P 或 G15.119.623.711.815.318.5
TNY278 P 或 G19.4242815.118.621.8
TNY279 P 或 G23.728.432.218.52225.2
输出功率表
产品
11G
6/06
Y-电容
应将Y电容直接放置在初级输入滤波电容正极和变压器
次级的共地/返回极接脚之间.这样放置会使高幅值的共
模浪涌电流远离TinySwitch-III器件.注意:如果在输入
端使用了π(C,L,C)型EMI滤波器,那么滤波器内的电
感应放置在输入滤波器电容的负极之间.
光耦
将光耦合器置于靠近TinySwitch-III的地方来缩短初级侧
铺铜走线的长度.令高电流,高电压的漏极及箝位电路
的铺铜走线远离光耦合器以避免噪声信号的干扰.
输出二极管
要达到最佳的性能,连接次级绕组,输出二极管及输出
滤波电容的环路区域面积应最小.此外,与二极管的阴
极和阳极连接的铜铂区域应足够大,以便用来散热.最
好在安静的阴极留有更大的铜铂区域.阳极铺铜区域过
大会增加高频辐射EMI.
PCB板漏电流
TinySwitch-III的设计理念是在整个功率范围内,尤其是
在待机及空载情况下实现效率的最优化.为实现这一性
能,TinySwitch-III的电流损耗已经降至最低.例如
EN/UV引脚输入电压欠压检测电路被专门设计成可在极
低的电流输入下(~1 A)检测输入电压状况,从而将功率
损耗降到最低.
当PCB板的装配环境控制良好时,流入EN/UV引脚的寄
生漏电流通常都低于1 A的阈值.然而,在空气潮湿并
伴有PCB板及/或封装的污染,如使用低成本的"免洗
助焊剂"进行焊接或存在其他污染时,将会降低PCB板
表面的电阻率,令大于1 A的寄生漏电流流入EN/UV引
脚.这些电流可从附近电压较高的焊盘流入EN/UV引
脚,如BP/M引脚焊盘,从而阻止器件启动.如果设计
中在高压母线及EN/UV引脚间放置了一个连接电阻以实
现欠压锁定功能,则不受任何影响.
在某些生产环境中,如果无法控制在完成焊接后PCB板
的污染程度,如开放式应用或生产环境的污染程度较
高,并且设计未使用欠压锁定的功能,可以在EN/UV引
脚和源极引脚间放置一个备选的390 k 电阻以确保流入
EN/UV引脚的寄生漏电流低于1 A.
注意如果根据供应商的指导使用免洗助焊剂,PCB板表
面绝缘电阻(SIR)通常大于10 M ,因此将不会出现此
类问题.
图 15.带欠压锁定电阻的TinySwitch-III推荐电路板布局
12G
6/06
快速设计校验
对于任何使用TinySwitch-III的电源设计,都应经过全面
测试以确保在最差条件下元件的规格没有超过规定范围.
因此, 建议进行如下的测试:
1. 最大化漏极电压-校验在最高输入电压和峰值(过载)
输出功率时VDS没有超过650 V.给700 V的BVDSS规格
增加50 V的裕量,使得在设计变更时留有一定的设计
裕量.
2. 最大漏极电流-在最高环境温度,最大输入电压及峰
值输出(过载)功率情况下,检查漏极电流以确定变压
器是否出现饱和, 另外也要检测电源开启时是否出现
过高的前沿导通电流尖峰.在稳态工作下重复以上操
作,校验前沿电流尖峰在tLEB(MIN)结束时低于ILIMIT(MIN).
在任何条件下,最大漏极电流应低于规定的绝对最大
额定值.
3. 热检测-在规定的最大输出功率,最小输入电压及最
高环境温度情况下,检查TinySwitch-III,变压器,输
出二极管及输出电容的温度没有超标.应有足够的
温度裕量以保证TinySwitch-III不会因为零件与零件间
RDS(ON)的差异而引起过热问题出现,参见数据手册中
关于RDS(ON)的说明.建议在低压输入及最大输出功率
的情况下,TinySwitch-III源极引脚的最高温度不高于
110 °C, 这样就可以适应上述参数的变化.
13G
6/06
参数符号
条件
源极 = 0 V; TJ = -40 to 125 °C
参见图 16
(有另行说明除外)
最小值典型值最大值单位
控制功能
标准模式下的输出
频率
最大占空比
EN/UV引脚最大
关断阈值电流
EN/UV引脚电压
漏极供电电流
绝对最大额定值(1,5)
漏极电流 .........................................................-0.3 V to 700 V
峰值漏极电流:TNY274...................................400 (750) mA(2)
TNY275.................................560 (1050) mA(2)
TNY276.................................720 (1350) mA(2)
TNY277.................................880 (1650) mA(2)
TNY278...............................1040 (1950) mA(2)
TNY279...............................1200 (2250) mA(2)
TNY280...............................1360 (2550) mA(2)
EN/UV 电压 ........................................................-0.3 V to 9 V
EN/UV 电流 .................................................................100 mA
BP/M 电压 .................................................. ........-0.3 V to 9 V
贮存温度 .......................................................-65 °C to 150 °C
工作结温度(3) .................................................-40 °C to 150 °C
引脚温度(4) .................................................................... 260 °C
注释:
1. 所有电压都是以TA = 25 °C时的源极为参考点.
2. 当漏极电压同时低于400 V时,可允许更高峰值漏极电流.
3. 通常由内部电路控制.
4. 在距壳体1/16英寸处测量,持续时间5秒.
5. 在短时间内施加器件允许的最大额定值不会引起产
品永久性的损坏.但长时间用在器件允许的最大额定
值时,会对产品的可靠性造成影响.
热阻抗
热阻抗: P 或 G 封装:
注释:
1. 在靠近塑体表面的引脚2(源极)测得的.
2. 焊在 0.36 平方英寸 (232 mm2), 2 盎司 (610 g/m2) 铜铂区域.
3. 焊在1 平方 (645 mm2), 2 盎司 (610 g/m2) 铜铂区域.
1 G
6/06
参数参数
条件
源极 = 0 V; TJ = -40 to 125 °C
参见图 16
(有另行说明除外)
最小值典型值最大值单位
控制功能 (cont)
BP/M引脚充电
电流
BP/M引脚电压
BP/M引脚电压
迟滞
BP/M引脚
分流电压
EN/UV引脚
欠压阈值
电路保护
标准电流限流点
(BP/M
电容 = 0.1 F )
见注释D
15G
6/06
参数符号
条件
源极 = 0 V; TJ = -40 to 125 °C
参见图 16
(有另行说明除
最小
值
典型值最大值单位
电路保护(cont)
降低的电流限流点
(BP/M
电容 = 1 F)
见注释D
提高的电流限流点
(BP/M
电容 = 10 F )
见注释D
16G
6/06
参数符号
条件
源极 = 0 V; TJ = -40 to 125 °C
参见图 16
(有另行说明除外)
最小值典型值最大值单位
电路保护 (cont)
功率系数
初始电流限流点
前沿消隐时间
电流限流延迟
热关断温度
热关断迟滞
BP/M引脚
关断阈值电流
BP/M引脚
通电重置
阈值电压
输出
导通电阻
1 G
6/06
参数符号
条件
源极 = 0 V; TJ = -40 to 125 °C
参见图 16
(有另行说明除外)
最小值典型值最大值单位
输出 (cont)
导通电阻
关断状态漏极
漏电流
击穿电压
漏极供电电压
fosc时的自动重启动
导通时间
自动重启动占空比
18G
6/06
注释:
A. IS1是空载时器件控制器所损耗电流的精确估算值,因为在此种情况下工作频率非常低.空载时器件的总电流损耗为
IS1与IDSS2之和.
B. 由于输出MOSFET处在开关状态,很难将开关电流和来自漏极的供电电流区分开.可以替代的测量方法是在BP/M引
脚电压为6.1 V时测量BP/M引脚电流.
C. BP/M引脚不可作为外部电路的供电电流源.
D. 为确保获得正确的电流限流值,建议使用0.1 F/1 F/10 F电容.此外,BP/M电容值的公差应与实际应用环境温度
范围内要求的容差相等或更高.电容值必须介于表征法中规定的最小及最大电容值之间.
E. 关于其它di/dt值时的电流限流点请参考图23.
F. TNY274没有限流点增加功能,当使用10 F的BP/M引脚电容时,电流限流值与使用1 F的BP/M引脚电容相等
(降低的电流限流值).
G. 此参数是通过表征法得到的.
H. 此参数是通过限流点的改变得到的.在电流波形分别为限流点规格中d i / d t的一倍和四倍情况下测量的.
I. IDSS1在80%的BVDSS以及最大工作结温时最差的关断状态漏电流.IDSS2是在最差应用条件下(265VAC整流后)进行空载
损耗计算时的典型漏电流.
J. 可通过抬高漏极引脚电压,但不超过最小BVDSS的方式检查击穿电压.
K. 自动重启动时导通时间的温度特性曲线与振荡器相同(与频率成反比).
BP/M引脚
电容值
与电容值相关的公差
最小最大
1 G
6/06
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图 19.电流限流点包迹
图 17.占空比测量图 18.输出使能定时
图 16.常规测试电路
20G
6/06
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矶貔啖恳
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昖娴
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图 24.输出特性图 25. C
OSS
与漏极电压的曲线
图 23.限流点与di/dt的特性曲线图 22.限流点与温度的特性曲线
图 20.击穿电压与温度的特性曲线图 21.频率与温度的特性曲线
典型性能特性
21G
6/06
典型性能特性(cont.)
矶貔啖恳
舰凖
昖娴
权恳趎堆
咿吧净伙 25
图 26.漏极电容功率图 27.欠压阈值与温度的特性曲线
22G
6/06
器件订购信息
TinySwitch产品系列
系列号
封装信息
塑封表面贴 SMD-8C
塑封直插式 DIP-8C
无铅封装
纯镀锡封装(无铅)
带装&卷轴装及其它包装形式
空白空白标准配置
带装&卷轴装,至少1000个,仅适用G封装TNY 2 8 G N - TL
23G
6/06
2 G
6/06
注释日期
最终发布的数据手册
参考图编号已做修改
F增加了G封装的功率限流值及功率系数值.在主要应用指南部分增加了EN/UV引脚及PCB板漏电流部
分内容.
4/06
G将欠压电流阈值调整到2 A.6/06
全球销售支持网络
有关最新的产品信息,请访问: www.powerint.com
版本
更具灵活性及更大功率
范围的高效离线式开关IC
产品特色
最低的系统成本及更出色的灵活性
简单的开/关控制,无需环路补偿
通过BP/M引脚电容值可选择不同的电流限流点
- 更高的电流限流点可得到更高的峰值功率,或在
开放式应用中得到更高的连续输出功率
- 更低的电流限流点可提高封闭式适配器/充电器设
计的效率
- 可允许TinySwitch-III系列相邻产品之间相互替换,
而无需重新设计电路
严格的I2f参数公差范围降低系统成本
- 高效利用MOSFET及磁芯材料的功率输出能力
- 降低了最大过载功率,从而降低变压器,初级箝
位及次级元件的成本
导通时间延长-更低输入电压下维持输出的稳定/维持
时间, 可以使用更低容量的输入电解电容
自偏置:无需偏置绕组或偏置元件
频率抖动降低EMI滤波成本
引脚布局简化了PCB板上的散热铺铜的设计
源极引脚为"电气"上的安静点, 从而降低了EMI
增强的安全及可靠性能
精确的迟滞热关断保护并具备自动恢复功能,无需人
工重新置位
改善的自动重启动功能在短路及开环故障状况下实现
<3%的最大输出功率
可选择使用Zener实现输出过压关断
可选择使用一个电阻来设置输入欠压保护阈值
元件数目很少,增强可靠性及实现单面印刷电路板的
布局
高带宽提供快速的无过冲启动及出色的瞬态负载响应
扩大了漏极与其它引脚间的爬电距离,提高了应用的
可靠性
EcoSmart –极高效率
轻松满足全球所有节能标准
在265 VAC输入时,无偏置绕组下的空载能耗 G ~ K +#,XA×
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80%)以及极低的空载功耗
(265 VAC输入时<50 mW).使用一个简单的齐纳二极管
参考及光耦反馈可对输出电压进行稳压.
经整流及滤波的输入电压被加到T1的初级绕组上.U1中
集成的MOSFET驱动变压器初级的另一侧.二极管D5,
C2,R1,R2,及 VR1组成箝位电路,将漏极的漏感关断
电压尖峰控制在安全值范围以内.齐纳二极管箝位及并
联RC的结合使用不但优化了EMI,而且更有效率.电阻
R2限制了D5的反向电流,因此可使用一个低成本,慢速
恢复的整流二极管,但应选用玻璃钝化式的二极管,
恢复时间≤2 s以提高效率及降低传导EMI.
齐纳二极管VR3调节输出电压.当输出电压超过齐纳二
极管与光耦LED正向电压降之和时,电流将流向光耦LED,
从而下拉光耦中晶体管的电流.当此电流超出使能引脚
阈值电流时,将抑制下一个开关周期.当下降的输出电
压低于反馈阈值时,会使能一个开关周期.通过调节使
能周期的数量,可对输出电压进行调节.随负载的减
轻,使能周期也随之减少,从而降低有效的开关频率,
根据负载情况减低开关损耗.因此能够在负载极轻时提
供恒定的效率,易于满足能效标准的要求.
由于TinySwitch-III完全是自供电的,因此在变压器上无
需辅助或偏置绕组.如果使用偏置绕组,可实现输出过
压保护功能,在反馈出现开环故障时保护负载.
当发生过压情况时,如偏置电压超过VR2与旁路/多功能
(BP/M)引脚电压(28 V+5.85 V)之和时,电流开始流向
BP/M引脚.当此电流超过ISD时,TinySwitch-III的内部锁
存关断电路将被激活.断开交流输入后,当BP/M引脚电
压下降到低于2.6 V时,TinySwitch-III的内部锁存关断电
路将重置.如范例显示,在环路开环时,OVP的输出电
压为17 V.
图14. TNY278P, 12 V, 1 A通用输入电源
G
6/06
对于有更低输入空载功耗的应用,可使用偏置绕组向
TinySwitch-III供电.电阻R8将电流送入BP/M引脚,
抑制了内部高电压电流源,通常此高压恒流源在内部
MOSFET关断期间维持BP/M引脚的电容电压(C7).此连
接方式将265 VAC输入时的空载功耗从140 mW降低到40 mW.
连接在直流总线及U1EN/UV引脚间的R5可进行欠压锁定.
当发生欠压锁定时,开关周期被抑制,直到EN/UV引脚电
流超过25 A为止.因此可在正常工作输入电压范围之内
对启动电压进行设定,防止在非正常低输入电压条件下
及交流输入断电时在输出端出现电压干扰.
除了用于差模EMI衰减的简单pi型输入滤波器(C1, L1, C2)
之外,此设计还在变压器上采用了E-Shield 蔽技术来降
低共模EMI位移电流,R2及C4作为衰减网络来降低高频
变压器振荡.这些技术与TNY278的频率抖动相结合,令
此设计具有出色的传导及辐射EMI性能,比EN55022 B级对传
导EMI所规定的要求还多出12 dB V的裕量.
设计灵活性方面,可选用C7的数值在U1的三个电流限流
点之间选择.设计师可根据应用选用相应的电流限流点.
使用0.1 F的BP/M引脚电容器件会工作在标准的电流
限流(ILIMIT)点上,适合封闭式适配器的应用.
当使用1 F的BP/M引脚电容,器件工作的限流点会
降低(ILIMITred或ILIMIT-1),从而降低流经器件的RMS电流
值并因此提高效率,但会影响最大输出功率的能力.
非常适用于对温度要求高,要考虑更好散热的设计.
当使用10 F的BP/M引脚电容,器件工作的电流限流
点会升高(ILIMITTinc或ILIMIT+1),在温度允许的情况下,使
器件的峰值输出功率或持续输出功率有所增加.
此外,设计灵活性还表现在TinySwitch-III产品系列相邻
型号之间的电流限流值相互兼容.某一器件降低的电流
限流点与相邻更小型号的标准电流限流点相同,而提高
的电流限流点与相邻更大型号的标准电流限流点相同.
主要应用指南
TinySwitch-lll 设计考量
输出功率表
输出功率表(表1)列出了在以下条件下能获得的最小实际
持续输出功率:
1. 85 VAC输入时的最小直流输入电压为100 V或更高,
230 VAC输入或115 VAC倍压输入时为220 V.输入电
容值的大小应足够适用交流输入电压的要求.
2. 效率为75%.
3. I2f的最小数据值.
4. 变压器初级电感公差为±10%.
5. 反射输出电压(VOR)为135 V.
6. 输出电压为12 V且输出采用快速PN整流二极管来整流.
7. 瞬态KP*值为0.25的连续工作方式.
8. 峰值及开放式应用的输出功率是选择增加的电流限流
点实现的,对于适配器应用中所列出的输出功率是采
用标准的电流限流点得到的.
9. 将器件贴装在电路板上,源极焊接在足够的铺铜区域
上,并且/或者使用一个散热片将源极引脚温度控制
在110 °C或之下.
10.开放式设计的环境温度为50 °C,密闭式适配器应用
的环境温度为40 °C.
*当KP值小于1时,KP是初级电流脉动部分与峰值部分
的比率.为防止开关周期的提前误关断所导致的输出功
率能力的降低,建议KP值要满足≥0.25.这样将避免在
MOSFET开启时初始电流尖峰(IINIT)触发到器件限流点.
表2列出了每个产品型号在选择了三个不同电流限流值时
的最小实际输出功率,以供参考.假定前提为开放式工
作环境(不受温度影响),否则需要上述前提条件的支
持.这些数据有助于根据所用的器件及输出功率选择正
确的电流限流点.
过压保护
TinySwitch-III内部的锁存电路可以实现对输出电压的过
压保护.该电路由流入BP/M引脚的约为5.5 mA的阈值电
流触发.BP/M引脚电容除起到内部滤波的作用,还作为
外部滤波器,避免噪音信号引起保护电路的误触发.为
使旁路电容达到有效的高频滤波,应将电容尽量放置在
距器件源极和BP/M引脚最近的地方.
为最好发挥OVP功能,建议使用一个相对高的,范围在
15 V-30 V的偏置绕组电压.这可以减低偏置绕组上由漏
感引起的误差电压影响,并保证空载时有足够电压供应
给BP/M引脚,以降低空载功耗.
在大多数设计中实现OVP的功能,齐纳二极管的电压应
比偏置绕组电压高出6 V左右(偏置绕组电压为22 V时齐
纳二极管的电压为28 V),但也可因漏感值的变化进行调
整.此外,也可将一个小电阻(10 到47 )与偏置绕组二
极管及/或OVP齐纳二极管串联接入,作为额外的滤波,
如图14中R7及R3所示.同OVP齐纳二极管串联在一起的
电阻同样可以控制流入BP/M引脚的最大电流.
10G
6/06
降低空载功耗
TinySwitch-III可通过BP/M引脚电容进行自供电,因此无
需在变压器上使用辅助或偏置绕组.265 VAC输入,自
供电下的典型空载功耗<150 mW.增加偏置绕组后,可
由更低的偏置电压向TinySwitch-III供电,并抑制了内部
高压电流源供电,从而将空载功耗降低到<50 mW.应选
择合适的电阻值(图14所示R8)来实现数据手册内所注
明的漏极供电电流.在实际设计时,由于低负载时偏置
电压随之降低,最初选定一个电阻值使得供电电流为数
据手册中规定的最大电流的140%,然后再增大电阻的数
值以满足最低空载功耗的要求.
噪音
在TinySwitch-III中使用的周期跳频模式能使变压器产生
音频噪音.为抑制噪音,应将变压器的峰值磁芯磁通密
度设计在低于3000高斯(300 mT)之下.按照如下设计指
南使用标准浸漆的变压器制造技术,就能够消除噪音.
不推荐真空浸漆的变压器,因为这种方法会导致很高的
初级分布电容,从而增大开关损耗.更高的磁通密度也
是可行的,然而必须仔细对变压器噪音进行评估,最好
在设计确认前使用生产过程中的变压器样品进行测试.
在箝位电路中使用象Z5U介质的陶瓷电容同样会产生噪
音.在这种情况下,尝试使用其他不同介质材料或结构
的电容,例如薄膜型电容.
TinySwitch-lll布局的注意事项
布局
参见图15 TinySwitch-III的推荐电路板布局.
单点接地
在输入滤波电容与连接到源极引脚的铜铂区域使用单点
接地.
旁路电容(CBP)
BP/M引脚电容应放置在距离BP/M引脚和源极引脚最近
的地方.
初级环路面积
由输入滤波电容,变压器初级及TinySwitch-III组成的初
级环路面积应尽可能小.
初级箝位电路
箝位电路用来限制MOSFET在关闭时漏极引脚出现的
峰值电压.在初级绕组上使用一个RCD箝位或一个
Zener(~200 V)及二极管箝位即能够实现.在任何情况
下,为改善EMI,从箝位元件到变压器再到TinySwitch-III
的电路路径应保证最小.
散热考量
源极的四个引脚都从内部连接到IC的引线部位,是器
件散热的主要路径.因此所有的源极引脚都应连接到
TinySwitch-III下的铺铜区域,不但作为单点接地,还可
作为散热片使用.因它连接到安静的源极节点,可以将
这个区域扩大以使TinySwitch-III实现良好的散热.对于
轴向输出二极管亦如此,应将连接到阴极的PCB区域最大化.
表 2.三种可选电流限流值下的最小实际输出功率
230 VAC ±15%85-265 VAC
ILIMIT-1ILIMITILIMIT+1ILIMIT-1ILIMITILIMIT+1
TNY274 P 或 G910.99.17.18.57.1
TNY275 P 或 G10.81215.18.49.311.8
TNY276 P 或 G11.815.319.49.211.915.1
TNY277 P 或 G15.119.623.711.815.318.5
TNY278 P 或 G19.4242815.118.621.8
TNY279 P 或 G23.728.432.218.52225.2
输出功率表
产品
11G
6/06
Y-电容
应将Y电容直接放置在初级输入滤波电容正极和变压器
次级的共地/返回极接脚之间.这样放置会使高幅值的共
模浪涌电流远离TinySwitch-III器件.注意:如果在输入
端使用了π(C,L,C)型EMI滤波器,那么滤波器内的电
感应放置在输入滤波器电容的负极之间.
光耦
将光耦合器置于靠近TinySwitch-III的地方来缩短初级侧
铺铜走线的长度.令高电流,高电压的漏极及箝位电路
的铺铜走线远离光耦合器以避免噪声信号的干扰.
输出二极管
要达到最佳的性能,连接次级绕组,输出二极管及输出
滤波电容的环路区域面积应最小.此外,与二极管的阴
极和阳极连接的铜铂区域应足够大,以便用来散热.最
好在安静的阴极留有更大的铜铂区域.阳极铺铜区域过
大会增加高频辐射EMI.
PCB板漏电流
TinySwitch-III的设计理念是在整个功率范围内,尤其是
在待机及空载情况下实现效率的最优化.为实现这一性
能,TinySwitch-III的电流损耗已经降至最低.例如
EN/UV引脚输入电压欠压检测电路被专门设计成可在极
低的电流输入下(~1 A)检测输入电压状况,从而将功率
损耗降到最低.
当PCB板的装配环境控制良好时,流入EN/UV引脚的寄
生漏电流通常都低于1 A的阈值.然而,在空气潮湿并
伴有PCB板及/或封装的污染,如使用低成本的"免洗
助焊剂"进行焊接或存在其他污染时,将会降低PCB板
表面的电阻率,令大于1 A的寄生漏电流流入EN/UV引
脚.这些电流可从附近电压较高的焊盘流入EN/UV引
脚,如BP/M引脚焊盘,从而阻止器件启动.如果设计
中在高压母线及EN/UV引脚间放置了一个连接电阻以实
现欠压锁定功能,则不受任何影响.
在某些生产环境中,如果无法控制在完成焊接后PCB板
的污染程度,如开放式应用或生产环境的污染程度较
高,并且设计未使用欠压锁定的功能,可以在EN/UV引
脚和源极引脚间放置一个备选的390 k 电阻以确保流入
EN/UV引脚的寄生漏电流低于1 A.
注意如果根据供应商的指导使用免洗助焊剂,PCB板表
面绝缘电阻(SIR)通常大于10 M ,因此将不会出现此
类问题.
图 15.带欠压锁定电阻的TinySwitch-III推荐电路板布局
12G
6/06
快速设计校验
对于任何使用TinySwitch-III的电源设计,都应经过全面
测试以确保在最差条件下元件的规格没有超过规定范围.
因此, 建议进行如下的测试:
1. 最大化漏极电压-校验在最高输入电压和峰值(过载)
输出功率时VDS没有超过650 V.给700 V的BVDSS规格
增加50 V的裕量,使得在设计变更时留有一定的设计
裕量.
2. 最大漏极电流-在最高环境温度,最大输入电压及峰
值输出(过载)功率情况下,检查漏极电流以确定变压
器是否出现饱和, 另外也要检测电源开启时是否出现
过高的前沿导通电流尖峰.在稳态工作下重复以上操
作,校验前沿电流尖峰在tLEB(MIN)结束时低于ILIMIT(MIN).
在任何条件下,最大漏极电流应低于规定的绝对最大
额定值.
3. 热检测-在规定的最大输出功率,最小输入电压及最
高环境温度情况下,检查TinySwitch-III,变压器,输
出二极管及输出电容的温度没有超标.应有足够的
温度裕量以保证TinySwitch-III不会因为零件与零件间
RDS(ON)的差异而引起过热问题出现,参见数据手册中
关于RDS(ON)的说明.建议在低压输入及最大输出功率
的情况下,TinySwitch-III源极引脚的最高温度不高于
110 °C, 这样就可以适应上述参数的变化.
13G
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参数符号
条件
源极 = 0 V; TJ = -40 to 125 °C
参见图 16
(有另行说明除外)
最小值典型值最大值单位
控制功能
标准模式下的输出
频率
最大占空比
EN/UV引脚最大
关断阈值电流
EN/UV引脚电压
漏极供电电流
绝对最大额定值(1,5)
漏极电流 .........................................................-0.3 V to 700 V
峰值漏极电流:TNY274...................................400 (750) mA(2)
TNY275.................................560 (1050) mA(2)
TNY276.................................720 (1350) mA(2)
TNY277.................................880 (1650) mA(2)
TNY278...............................1040 (1950) mA(2)
TNY279...............................1200 (2250) mA(2)
TNY280...............................1360 (2550) mA(2)
EN/UV 电压 ........................................................-0.3 V to 9 V
EN/UV 电流 .................................................................100 mA
BP/M 电压 .................................................. ........-0.3 V to 9 V
贮存温度 .......................................................-65 °C to 150 °C
工作结温度(3) .................................................-40 °C to 150 °C
引脚温度(4) .................................................................... 260 °C
注释:
1. 所有电压都是以TA = 25 °C时的源极为参考点.
2. 当漏极电压同时低于400 V时,可允许更高峰值漏极电流.
3. 通常由内部电路控制.
4. 在距壳体1/16英寸处测量,持续时间5秒.
5. 在短时间内施加器件允许的最大额定值不会引起产
品永久性的损坏.但长时间用在器件允许的最大额定
值时,会对产品的可靠性造成影响.
热阻抗
热阻抗: P 或 G 封装:
注释:
1. 在靠近塑体表面的引脚2(源极)测得的.
2. 焊在 0.36 平方英寸 (232 mm2), 2 盎司 (610 g/m2) 铜铂区域.
3. 焊在1 平方 (645 mm2), 2 盎司 (610 g/m2) 铜铂区域.
1 G
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参数参数
条件
源极 = 0 V; TJ = -40 to 125 °C
参见图 16
(有另行说明除外)
最小值典型值最大值单位
控制功能 (cont)
BP/M引脚充电
电流
BP/M引脚电压
BP/M引脚电压
迟滞
BP/M引脚
分流电压
EN/UV引脚
欠压阈值
电路保护
标准电流限流点
(BP/M
电容 = 0.1 F )
见注释D
15G
6/06
参数符号
条件
源极 = 0 V; TJ = -40 to 125 °C
参见图 16
(有另行说明除
最小
值
典型值最大值单位
电路保护(cont)
降低的电流限流点
(BP/M
电容 = 1 F)
见注释D
提高的电流限流点
(BP/M
电容 = 10 F )
见注释D
16G
6/06
参数符号
条件
源极 = 0 V; TJ = -40 to 125 °C
参见图 16
(有另行说明除外)
最小值典型值最大值单位
电路保护 (cont)
功率系数
初始电流限流点
前沿消隐时间
电流限流延迟
热关断温度
热关断迟滞
BP/M引脚
关断阈值电流
BP/M引脚
通电重置
阈值电压
输出
导通电阻
1 G
6/06
参数符号
条件
源极 = 0 V; TJ = -40 to 125 °C
参见图 16
(有另行说明除外)
最小值典型值最大值单位
输出 (cont)
导通电阻
关断状态漏极
漏电流
击穿电压
漏极供电电压
fosc时的自动重启动
导通时间
自动重启动占空比
18G
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注释:
A. IS1是空载时器件控制器所损耗电流的精确估算值,因为在此种情况下工作频率非常低.空载时器件的总电流损耗为
IS1与IDSS2之和.
B. 由于输出MOSFET处在开关状态,很难将开关电流和来自漏极的供电电流区分开.可以替代的测量方法是在BP/M引
脚电压为6.1 V时测量BP/M引脚电流.
C. BP/M引脚不可作为外部电路的供电电流源.
D. 为确保获得正确的电流限流值,建议使用0.1 F/1 F/10 F电容.此外,BP/M电容值的公差应与实际应用环境温度
范围内要求的容差相等或更高.电容值必须介于表征法中规定的最小及最大电容值之间.
E. 关于其它di/dt值时的电流限流点请参考图23.
F. TNY274没有限流点增加功能,当使用10 F的BP/M引脚电容时,电流限流值与使用1 F的BP/M引脚电容相等
(降低的电流限流值).
G. 此参数是通过表征法得到的.
H. 此参数是通过限流点的改变得到的.在电流波形分别为限流点规格中d i / d t的一倍和四倍情况下测量的.
I. IDSS1在80%的BVDSS以及最大工作结温时最差的关断状态漏电流.IDSS2是在最差应用条件下(265VAC整流后)进行空载
损耗计算时的典型漏电流.
J. 可通过抬高漏极引脚电压,但不超过最小BVDSS的方式检查击穿电压.
K. 自动重启动时导通时间的温度特性曲线与振荡器相同(与频率成反比).
BP/M引脚
电容值
与电容值相关的公差
最小最大
1 G
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图 19.电流限流点包迹
图 17.占空比测量图 18.输出使能定时
图 16.常规测试电路
20G
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图 24.输出特性图 25. C
OSS
与漏极电压的曲线
图 23.限流点与di/dt的特性曲线图 22.限流点与温度的特性曲线
图 20.击穿电压与温度的特性曲线图 21.频率与温度的特性曲线
典型性能特性
21G
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典型性能特性(cont.)
矶貔啖恳
舰凖
昖娴
权恳趎堆
咿吧净伙 25
图 26.漏极电容功率图 27.欠压阈值与温度的特性曲线
22G
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器件订购信息
TinySwitch产品系列
系列号
封装信息
塑封表面贴 SMD-8C
塑封直插式 DIP-8C
无铅封装
纯镀锡封装(无铅)
带装&卷轴装及其它包装形式
空白空白标准配置
带装&卷轴装,至少1000个,仅适用G封装TNY 2 8 G N - TL
23G
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2 G
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注释日期
最终发布的数据手册
参考图编号已做修改
F增加了G封装的功率限流值及功率系数值.在主要应用指南部分增加了EN/UV引脚及PCB板漏电流部
分内容.
4/06
G将欠压电流阈值调整到2 A.6/06
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