TinySwitch II系列第二代微型單片開關(guān)電源的原理

下面就TinySwitch?Ⅱ的內(nèi)部電路中的幾個(gè)主要功能電路作一介紹：

（1）振蕩器

振蕩器的頻率均設(shè)置為132kHz。它能產(chǎn)生決定每個(gè)周期起始時(shí)間的時(shí)鐘信號（CLOCK）和最大占空比信號（Dmax）。該振蕩器還增加了頻率抖動電路，開關(guān)頻率的抖動范圍是128kHz～136kHz，抖動量為±4kHz。頻率抖動波形如圖3所示。利用此功能可顯著減小噪聲干擾，并且噪聲諧波次數(shù)愈高，抑制作用愈明顯。例如對5次諧波噪聲平均值的衰減量可達(dá)10dB以上。

（2）使能電路與極限電流狀態(tài)機(jī)

EN／UV端的使能電路中有一個(gè)設(shè)定值為1.0V的低阻抗源極跟隨器，其輸出電流的閾值為240μA。當(dāng)該端輸出電流超過240μA時(shí)，使能電路就輸出低電平（禁止）。在時(shí)鐘信號的上升沿對輸出取樣，若為高電平，則本周期接通功率MOSFET；若為低電平，在大多數(shù)情況下，就使功率MOSFET關(guān)斷。但在接近于最大負(fù)載時(shí)，即便使能電路不起作用，功率MOSFET在此周期內(nèi)仍然導(dǎo)通，只是極限電流要降到規(guī)定值的50％。因?yàn)槿觾H在每個(gè)周期開始時(shí)進(jìn)行一次，所以在此周期內(nèi)EN／UV端上其它電流或電壓的變化均可忽略不計(jì)。輕載時(shí)，極限電流狀態(tài)機(jī)用離散的數(shù)字量來減小ILIMIT值，使TinySwitch?II在音頻范圍內(nèi)起到開關(guān)作用。從而降低了高頻變壓器產(chǎn)生的音頻噪音。

圖4接欠壓保護(hù)電阻后的自動重啟動波形

圖5接欠壓保護(hù)電阻后慢關(guān)斷的時(shí)序波形

（3）5.8V穩(wěn)壓器和6.3V并聯(lián)式電壓鉗位器

當(dāng)MOSFET關(guān)斷時(shí)，5.8V穩(wěn)壓器通過漏極電壓的電流將旁路端外接電容CBP充電到5.8V。當(dāng)MOSFET導(dǎo)通時(shí)，TinySwitch?II就消耗存儲在CBP中的能量。TinySwitch?II內(nèi)部電路的功耗極低，使其能利用漏極電流連續(xù)工作。選擇0.1μF的旁路電容即可實(shí)現(xiàn)高頻去耦及能量的存儲。此外，外部電阻還向BP端提供電流，當(dāng)BP端達(dá)到6.3V的鉗位電壓時(shí)，就關(guān)閉5.8V穩(wěn)壓器，以降低芯片的空載損耗。

（4）極限電流檢測電路

TinySwitch?II的極限電流參數(shù)值見表3。極限電流檢測電路用來檢測功率MOSFET的漏極電流ID是否達(dá)到極限值。在每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)ID達(dá)到ILIMIT時(shí)功率MOSFET就在此周期的剩余時(shí)間內(nèi)關(guān)斷。

表3TinySwitch?Ⅱ的極限電流單位：（mA）

在EN／UV端與直流高壓端UI之間接一只欠壓保護(hù)電阻，即可監(jiān)測UI值是否欠壓。當(dāng)UI低于設(shè)定值時(shí)，欠壓檢測電路就將旁路端電壓UBP從正常值（5.8V）降至4.8V，強(qiáng)迫功率MOSFET關(guān)斷，起到保護(hù)作用。

（6）自動重啟動

一旦發(fā)生輸出過載、輸出短路或開路故障時(shí)，TinySwitch?II能自動重啟動，直至排除故障后轉(zhuǎn)入正常工作狀態(tài)。自動重啟動頻率為1.2Hz。圖4示出接上欠壓保護(hù)電阻后，當(dāng)輸出端短路時(shí)的自動重啟動電路波形，在每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)禁止功率MOSFET工作的時(shí)間將超過850ms。一旦欠壓故障被排除掉，芯片又恢復(fù)正常工作。

TinySwitch?II用做待機(jī)電源時(shí)，可在EN／UV端接上2MΩ欠壓保護(hù)電阻，使待機(jī)電源具有慢關(guān)斷特性，時(shí)序波形分別如圖5所示。其特點(diǎn)是當(dāng)UI降至0V時(shí)，漏極電壓UD要經(jīng)過一段時(shí)間才緩慢降至0V。不接欠壓保護(hù)電阻時(shí)，UD和UI是同時(shí)降到0V的。