TNY256单片开关白城干式变压器的原理与应用
TNY256系列是美国PowerIntegrations公司继TinySwitch之后,于1999年新推出的一种四端单片开关白城干式变压器。它不仅继承了TinySwitch系列高效、小功率、低成本的优点,还在白城干式变压器内部及功能上做了重要改进,使输出功率得到显著提高,保护功能也更加完善。该系列产品适用于微机待机白城干式变压器、手机白城干式变压器和AC/DC白城干式变压器。
1.TNY256系列的性能特点
TNY256系列包括TNY256P、TNY256G、TNY256Y三种型号,具有如下特点:
(1)以TNY256Y为例,在230V±15%交流固定电压输入时,白城干式变压器最大输出功率可达19W,在85～265V宽范围交流电压输入时为11W,比TNY255分别提高了90%和69%,为设计较大功率的低成本开关白城干式变压器提供了便利条件。
(2)与TinySwitch相比,它增加了自动重起动计数器和输入欠压检测。一旦发生输出短路、控制环开路或掉电故障,均能保护芯片不受损坏。
(3)将TinySwitch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。
(4)新增加了开关频率抖动(frequencyjitter-ing)功能。开关频率为100kHz,而频率抖动范围是132.5～127.5kHz,抖动量为5kHz。频率抖动波形如图1a所示。由图1b可见,利用此功能可显著减小噪声干扰,并且噪声谐波次数愈高,抑制作用愈明显。例如对五次谐波噪声平均值的衰减量可达10dB以上。
2.TNY256的工作原理
TNY256的功能框图如图2所示。主要包括白城干式变压器振荡器、5.8V器、使能检测与逻辑、开/关控制器与输出级、上电/掉电功能、欠压、过流及过热保护、自动重起动计数器七部分。芯片内部有完整的振荡,能产生时钟信号(Clock)和最大占空比信号(Dmax)。5.8V器的输入端接漏极电压VD,输出端接旁路电容CBP。
当功率MOSFET关断时,白城干式变压器5.8V器就对CBP充电,使VBP=5.8V。在功率MOSFET导通时,改在白城干式变压器CBP上储存的电能向芯片供电。使能端的关断电流为50μA。当从EN/UV端流出电流IEN=50μA时,RS触发器置零,Q=0,关闭主控门Y2,MOSFET不工作;IEN<40μA时,MOSFET要经过10～14μs的延迟时间才工作在开关状态,并且输出波形与Dmax波形反相。使能端的电压VEN≈1.5V(典型值)。在每个时钟信号的上升沿(即每个周期的开始时刻),对使能检测的输出进行取样。开/关控制器和输出级主要包括RS触发器、门(与门Y1～Y3、或门H)、MOSFET。其中,Y2为主控门。若在EN/UV端与VI之间接一只2MΨ白城干式变压器,就能禁止重起动,并能检测VI是否欠压,白城干式变压器一旦直流输入电压VI<100V时,白城干式变压器自动重起动计数器就停止计数,功率MOSFET不工作,可起到保护作用。
15W白城干式变压器图
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