TNY256單片開關電源的原理與應用

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TNY256單片開關電源的原理與應用

TNY256系列為目前國際上新開發的微型單片開關電源集成電路,它適合制作高效率、低成本、19W以下的微型化開關電源適配器,可廣泛用于待機電源適配器和高檔家電中。介紹了其性能特點、工作原理及典型應用。

TNY256系列是美國PowerIntegrations公司繼TinySwitch之后,于1999年新推出的一種四端單片開關電源。它不僅繼承了TinySwitch系列高效、小功率、低成本的優點,還在電源適配器內部電路及功能上做了重要改進,使輸出功率得到顯著提高,保護功能也更加完善。該系列產品適用于微機待機電源適配器、手機電池充電器和AC/DC電源適配器。
TNY256單片開關電源的原理與應用

1.TNY256系列的性能特點

TNY256系列包括TNY256P、TNY256G、TNY256Y三種型號,具有如下特點:
(1)以TNY256Y為例,在230V±15%交流固定電壓輸入時,電源適配器最大輸出功率可達19W,在85～265V寬范圍交流電壓輸入時為11W,比TNY255分別提高了90%和69%,為設計較大功率的低成本開關電源提供了便利條件。
(2)與TinySwitch相比,它增加了自動重起動計數器和輸入欠壓檢測電路。一旦發生輸出短路、控制環開路或掉電故障,均能保護芯片不受損壞。
(3)將TinySwitch的使能端(EN)改為雙功能引出端“使能/欠壓端”(EN/UV)。正常工作時由此端控制內部功率MOSFET的通斷。該端還可用于輸入欠壓檢測。
(4)新增加了開關頻率抖動(frequencyjitter-ing)功能。開關頻率為100kHz,而頻率抖動范圍是132.5～127.5kHz,抖動量為5kHz。頻率抖動波形如圖1a所示。由圖1b可見,利用此功能可顯著減小噪聲干擾,并且噪聲諧波次數愈高,抑制作用愈明顯。例如對五次諧波噪聲平均值的衰減量可達10dB以上。
TNY256單片開關電源的原理與應用

2.TNY256的工作原理
TNY256的功能框圖如圖2所示。主要包括電源適配器振蕩器、5.8V穩壓器、使能檢測與邏輯電路、開/關控制器與輸出級、上電/掉電功能電路、欠壓、過流及過熱保護電路、自動重起動計數器七部分。芯片內部有完整的振蕩電路,能產生時鐘信號(Clock)和最大占空比信號(Dmax)。5.8V穩壓器的輸入端接漏極電壓VD,輸出端接旁路電容CBP。

當功率MOSFET關斷時,電源適配器5.8V穩壓器就對CBP充電,使VBP=5.8V。在功率MOSFET導通時,改在電源適配器CBP上儲存的電能向芯片供電。使能端的關斷電流為50μA。當從EN/UV端流出電流IEN=50μA時,RS觸發器置零,Q=0,關閉主控門Y2,MOSFET不工作;IEN<40μA時,MOSFET要經過10～14μs的延遲時間才工作在開關狀態,并且輸出波形與Dmax波形反相。使能端的電壓VEN≈1.5V(典型值)。在每個時鐘信號的上升沿(即每個周期的開始時刻),對使能檢測電路的輸出進行取樣。開/關控制器和輸出級主要包括RS觸發器、門電路(與門Y1～Y3、或門H)、MOSFET。其中,Y2為主控門。若在EN/UV端與VI之間接一只2MΨ電阻,就能禁止重起動,并能檢測VI是否欠壓,電源適配器一旦直流輸入電壓VI<100V時,電源適配器自動重起動計數器就停止計數,功率MOSFET不工作,可起到保護作用。

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