TinySwitch II系列产品可广泛用于23W以下小功率、低成本的高效开关电源。例如,IC卡付费电度表中的小型化开关电源模块,手机电池恒压/恒流充电器,电源适配器(Powersupplyadapter),微机、彩电、激光打印机、录像机、摄录像机等高级家用电器中的待机电源(Standbypowersupply),也适用于ISDN及DSL网络终端设备。
运用TinySwitch II便于完成开关电源的优化规划。因为其开关频率进步到132kHz,因而高频变压器答应选用EE13或EF12.6小型化磁芯,并到达很高的电源功率。TinySwitch II具有频率抖动特性,仅用一只电感(在输出功率小于3W或可接受的较低功率时,还可用两个小电阻)和两只电容,即可进行EMI滤波。即便在短路条件下,也不需求运用大功率整流管。做具有恒压/恒流特性的充电器时,TinySwitch II能直接从输入高压中获取能量,不需求反应绕组,而且即便输出电压降到零时仍能输出电流,因而可大大简化充电器的电路规划。关于需求欠压维护的运用领域(如PC待机电源),也能节约元件数量。
1:TinySwitch II的典型运用
1:1 — 2.5W恒流/恒压输出式手机电池充电器
由TNY264(IC1)构成的2.5W(5V、0.5A)、沟通宽规模输入的手机电池充电器电路,如图1所示。RF为熔断电阻器。85V~265V沟通电经过VD1~VD4桥式整流,再经过由电感L1与C1、C2构成的π型滤波器,取得直流高压UI。R1为L1的阻尼电阻。运用TNY264的频率抖动特性,答应运用简略的滤波器和低价格的安全电容C8(Y电容)即可满意按捺初、次级之间传导式电磁搅扰(EMI)的国际标准。即便发生输出端容性负载接地的最晦气情况下,经过给高频变压器添加屏蔽层,仍能有用按捺EMI。由二极管VD6、电容C3和电阻R2构成的钳位维护电路,能将功率MOSFET关断时加在漏极上的尖峰电压约束在安全规模以内。当输出电流IO低于500mA时,电压操控环作业,电流操控环则因晶体管VT截止而不起效果。此刻,输出电压UO由光耦合器IC2(LTV817)中LED的正向压降(UF≈1V)和稳压管VDZ的稳压值(UZ=3.9V)来一起设定,即UO=UF+UZ≈5V。电阻R8给稳压管供给偏置电流,使VDZ的安稳电流IZ接近于典型值。次级电压经VD5、C5、L2和C6整流滤波后,取得+5V输出电压。
图1: 2.5W恒压/恒流式手机电池充电器电路图
TinySwitch II的开关频率较高,在输出整流管VD5关断后的反向恢复过程中,会发生开关噪声,简单损坏整流管。虽然在VD5两头并上由阻容元件串联而成的RC吸收电路,能对开关噪声起到必定的按捺效果,但效果仍不抱负,何况在电阻上还会构成功率损耗。处理的方法是在次级整流滤波器上串联一只磁珠。
磁珠(Magneticbead)是近年来面世的一种超小型的非晶合金磁性资料,它与铁氧体属两种资料。市售的磁珠外形与塑封二极管相仿,外形呈管状,但改用磁性资料封装,内穿一根导线而制成的小电感。常见磁珠的外形尺度有Φ2.5×3(mm)、Φ2.5×8(mm)、Φ3×5(mm)等多种标准。供单片开关电源运用的磁珠,电感量一般为几至几十μH。磁珠的直流电阻十分小,一般为0.005Ω~0.01Ω。一般噪声滤波器只能吸收已发生了的噪声,归于被迫按捺型;磁珠的效果则不同,它能按捺开关噪声的发生,因而归于主动按捺型,这是二者的底子差异。磁珠可广泛用于高频开关电源、录像机、电子丈量仪器、以及各种对噪声要求十分严厉的电路中。图1中的滤波电感L2,就选用3.3μH的磁珠,可滤除VD5在反向恢复过程中发生的开关噪声。
由晶体管VT、电流检测电阻R4和光耦合器IC2组成电流操控环。当输出电流IO接近于500mA时,因为R4上的压降升高,使晶体管VT的发射极电压 UBE也随之升高,VT进入放大区,此刻电流操控环开端起效果,输出呈恒流特性。即便输出端发生短路毛病,使得IO↑,UO→0V,因为电阻R6和R4上的总压降约为1.2V,仍能坚持VT和光耦合器中LED的正常作业。R3为基极限流电阻。
1.2 — 15W的PC机待机电源电路字串6 一种输出功率为15W的PC机待机电源电路如图2所示。该电源可供给两路输出:主输出为+5V、3A;辅佐输出则为+12V、20mA。总输出功率为 15.24W,电源功率高于78%。电路中选用两片%&&&&&%:TNY267P型微型单片开关电源(IC1),SFH615 2型线性光耦合器(IC2)。直流输入电压为140V~375V,这对应于沟通输入电压为230V±15%或许110/115V倍压输入的情况。运用TNY267P的欠压检测、主动重启动和高频开关特性,答应运用体积较小、价格较低的EE22型高频变压器磁芯。TNY267P芯片选用的是DIP 8封装方式,它能滤除因输出滤波电容缓慢放电而引起主动重启动时,在输出电压波形上构成的毛刺。当输入电压低于欠压值时,TNY267P就主动关断,起到维护效果;仅当输入电压高于欠压阈值时才作业。R2、R3为欠压阈值设定电阻。二者的总阻值选4MΩ时,欠压阈值设定为直流200V,整流后的直流高压UI有必要高于200V时,才干敞开电源。而一旦敞开电源,就将继续作业,直到UI降至140V才关机。这种滞后式关机的特性,可为待机电源供给所需的坚持(Holdup)时刻。
图2: 15W的PC机待机电源电路图
初级一侧的辅佐绕组经VD2、C2整流滤波后,取得+12V输出电压,并经过R4给TNY267P供电。正常作业时TNY267P内部漏极驱动的电流源也中止对外部旁路电容充电,以削减其间的静态损耗。选R4=10kΩ时,可为旁路端供给640μA的电流,这略高于TNY267P的损耗电流,超出部分将被芯片内部的稳压管钳位在6.3V的安全电压上。 字串6次级输出经VD3、C6和C7进行整流滤波。L与C8构成后级滤波器,首要用来滤除开关噪声。当输出端短路时,主动重启动电路就约束了输出电流的增大,而且滤除了对VD3的过冲电压。由光耦合器%&&&&&%2(SFH615 2)、稳压管VDZ对5V输出进行检测,R5给稳压管供给偏置电流。
2:电路规划关键
2.1 — 运用留意事项
(1)直流输入电压UI的最小值UImin可按90V来规划。输入宽规模电压(85V~265V)时,输入级滤波电容C1的容量可按3μF/W的份额系数来选取;例如当输出功率PO=10W时,C1=30μF。关于沟通230V±15%固定电压输入的情况,份额系数可取1μF/W。
(2)为了下降损耗,进步电源功率,次级整流管宜选用肖特基势垒二极管(SchottkyBarrierDiode,英文缩写为SBD),简称肖特基二极管。这种管子具有正向压下降(UF≈0.4V)、功率损耗小、反向恢复时刻短(trr可小到几ns)等长处,合适用做低压、大电流整流或续流。
(3)挑选输出功率较大的TinySwitch II芯片,有 助于进步电源功率。例如在图2所示的电路中,挑选TNY267时电源功率的下限值为78%;若选用TNY266、TNY264,就顺次降为76%、74%。
(4)在特定的运用中,TinySwitch II的最大输出功率随热环境(包含环境温度,散热条件,通风情况以及电源选用密封式仍是敞开式等要素)、高频变压器磁芯的尺度、作业方式的规划(接连形式或不接连形式)、所需功率、输入电压的最小值、输入级滤波电容的容量、输出整流管的正向压降等条件而改变,可能与TinySwitch II系列第二代微型开关电源的原理一文中的表1中所列的典型值不同[见《电源技能运用》2001(11)]。
(5)TinySwitch II能滤除高频变压器发生的音频 噪声。答应选用一般结构的浸漆变压器,磁芯之间也能够不必胶粘接。当开关电源随负载的减轻而发生音频搅扰时,TinySwitch II就经过不接连地减小极限电流值,以滤除音频噪声。
(6)图1中的LTV817型线性光耦合器,可用 PC817或PC817A来替代。它们的技能参数根本相同,电流传输比CTR=80%~160%,反向击穿电压U(BR)CEO≥35V。
(7)在图2所示电路中,待机电源若挑选TNY266P芯片,输出功率就降为10W。此刻可选EE16型高频变压器磁芯,而且还能够去掉滤波电容C7。
2.2 — 印制板规划关键
TinySwitch II芯片的印制板元器材布置图,如图3所示,这儿未运用欠压维护电阻。规划印制板时有必要留意以下事项:
图3: TinySwitch II的印制板元件布置图
(1)TinySwitch II下面的敷铜板不只作为源极接 地址,还起到散热效果。图3中暗影区域面积应足够大,才干确保TinySwitch II和次级整流管散热杰出,使芯片的结温低于100℃。
(2)旁路端电容CBP和输入滤波电容C1有必要采 用单点接地法,接至源极点。衔接C1、高频变压器和TinySwitch II的初级回路应尽量短捷。
(3)初级钳位电路用于约束关断时漏极上的峰 值电压。可用R、C、VD型钳位电路来完成,亦可用200V稳压管或许瞬态电压按捺器(TVS)对漏极电压进行钳位。在任何情况下,都要使钳位元器材到高频变压器和TinySwitch II的间隔为最短。
(4)若运用欠压检测电阻,应使电阻尽可能接近 EN/UV端,以削减感应噪声。还需求考虑欠压检测电阻R2和R3的耐压值。挑选(1/4)W的电阻时,一般可接受200V电压(指接连加压,下同);对(1/2)W的电阻,耐压值则为400V。 字串3
(5)安全电容(Y电容)应直接安装在初级滤波%&&&&&%的正极与次级的公共地(回来端)之间,最大极限地按捺电磁搅扰和共模浪涌电压。
(6)光耦合器到T