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TNY253/254/255

的TinySwitch

家庭

高效节能，低功耗离线式切换器

产品亮点

最低的成本，低功耗切换解决方案

更低的成本比RCC ，分立PWM等integrat-

ED /混合解决方案

成本效益的替代笨重的线性适配器

最低的元件数量

简单的开/关控制 - 无需环路补偿装置

无偏置绕组 - 更简单，成本更低的变压器

允许简单的RC型EMI滤波器多达2 W

universal input or 4 W from 115 VAC input

非常节能

功耗仅为30/60 mW的115/230 VAC空载

符合蓝天使，能源之星ENERGY 2000和200毫瓦

欧洲手机要求待机

节省1美元到4美元每年的能源成本（ 0.12美元/千瓦时）

相比于笨重的线性适配器

适用于手机充电器，备用电源的

PC，TV和VCR ，电表和无绳电话。

在低成本高性能

高电压供电 - 理想的充电器应用

非常高的环路带宽提供出色的瞬态

响应和快速的打开与几乎没有过冲

电流限制操作拒绝线路频率的纹波

毛刺时，输入被删除无输出

内置电流限制和过热保护

44 kHz的工作频率（ TNY253 / 4）缓冲夹

降低了电视和录像机EMI和视频噪音

与光耦或偏置绕组反馈进行操作

描述

在的TinySwitch系列采用了突破性设计，提供

以最低的成本，生产效率高，脱线在切换解决方案

the 0 to 10 W range. These devices integrate a 700 V power

MOSFET ，振荡器，高压开关电流源，

电流限制和热关断电路。他们启动

并运行功率由漏极电压得出， eliminat-

荷兰国际集团需要一个变压器偏置绕组和相关联的

circuitry. And yet, they consume only about 80 mW at no load,

from 265 VAC input. A simple ON/OFF control scheme also

无需环路补偿。

产量

–

宽范围

HIGH- VOLTAGE

DC输入

的TinySwitch

–

PI-2178-022699

图1.典型待机应用。

的TinySwitch选型指南

订单

部分

数

TNY253P

TNY253G

TNY254P

TNY254G

TNY255P

TNY255G

推荐范围

对于最低的系统成本*

包

230 VAC或

115伏交流

W /倍频

85-265

VAC

DIP-8

SMD-8

DIP-8

SMD-8

DIP-8

SMD-8

0-4 W

2-5 W

4-10 W

0-2 W

1-4 W

3.5-6.5 W

表1. *请参阅主要应用部分

了解详细信息。

The TNY253 and TNY254 switch at 44 kHz to minimize EMI

并允许一个简单的缓冲器钳位限制漏极尖峰

voltage. At the same time, they allow use of low cost EE16 core

transformers to deliver up to 5 W. The TNY253 is identical to

TNY254 except for its lower current limit, which reduces output

短路电流为下2.5 W· TNY255应用

uses higher switching rate of 130 kHz to deliver up to 10 W

from the same low cost EE16 core for applications such as PC

备用电源。一个EE13或EF13核心安全间隔

bobbin can be used for applications under 2.5 W. Absence of

偏置绕组省去了在最绑带/利润率

应用中，当三层绝缘线用于辅助。

这简化了变压器的结构，降低了成本。

2012年2月

TNY253/254/255

绕行

调节器

5.8 V

漏

欠压

振荡器

时钟

50 A

5.8 V

5.1 V

极限

DCMAX

热

关闭

1.5 V + VTH

领导

EDGE

消隐

启用

来源

PI-2197-061898

图2.功能框图。

引脚功能描述

漏极（D ）引脚：

功率MOSFET的漏极连接。提供内部操作

目前为启动和稳态运行。

旁路（BP ）引脚：

一个外部旁路电容的接口连接点

nally generated 5.8 V supply. Bypass pin is not intended for

供电电流的外部电路。

使能（ EN ）引脚：

功率MOSFET的开关可以拉动终止

该引脚为低电平。该引脚的IV特性等同于

a voltage source of approximately 1.5 V with a source current

clamp of 50 A.

源极（S ）引脚：

功率MOSFET的源极连接。主要的回报。

绕行

来源

启用

来源

漏

P封装（ DIP - 8 ）

G封装（ SMD- 8 ）

PI-2199-031501

图3.引脚CON组fi guration 。

迟滞过温保护，电流限制电路，

Leading Edge Blanking, and a 700 V power MOSFET. Figure

2 shows a functional block diagram with the most important

功能。

振荡器

The oscillator frequency is internally set at 44 kHz (130 kHz

for the TNY255). The two signals of interest are the Maxi-

妈妈占空比信号（D

最大

) which runs at typically 67%

占空比和所述时钟信号，用于指示的开始

每个周期。当周期被跳过（见下文），在该振荡器

tor frequency doubles (except for TNY255 which remains at

130 kHz). This increases the sampling rate at the ENABLE

脚更快的环路响应。

启用（检测及逻辑）

使能引脚电路具有源极跟随器的输入级集

at 1.5 V. The input current is clamped by a current source set

at 50 A with 10 A hysteresis. The output of the enable sense

的TinySwitch功能描述

的TinySwitch适用于低功率的脱机应用。它

结合了高压功率MOSFET开关与电源

在一台设备电源控制器。不同于传统的PWM

（脉冲宽度调制）控制器的的TinySwitch使用

简单的ON / OFF控制来调节输出电压。

该

TinySwitch产品

控制器包括一个振荡器，使能

(Sense and Logic) circuit, 5.8 V Regulator, Undervoltage circuit,

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TNY253/254/255

电路采样的振荡器时钟的上升沿

信号（在每个周期的开始）。如果它是高的，则

功率MOSFET导通（启用）为周期，否则

功率MOSFET保持在关断状态（循环跳过）。

由于取样是在每一个的开头只进行一次

周期，在任何后续变化中的ENABLE引脚

周期被忽略。

5.8 V稳压器

The 5.8 V regulator charges the bypass capacitor connected to

the BYPASS pin to 5.8 V by drawing a current from the voltage

在大江东去，只要MOSFET关断。旁路引脚

是对的TinySwitch内部供电电压节点。当

MOSFET导通时，在的TinySwitch使用存储的能量

在旁路电容。极低的功耗

内部电路允许的TinySwitch操作continu-

ously从目前的从漏极引脚绘制。旁路

capacitor value of 0.1 F is sufficient for both high frequency

去耦及能量存储。

欠压

欠压电路关断功率MOSFET时，

the BYPASS pin voltage drops below 5.1 V. Once the BYPASS

pin voltage drops below 5.1 V, it has to rise back to 5.8 V to

使能（开启）功率MOSFET 。

迟滞过温保护

热关断电路检测结的结温

perature. The threshold is set at 135 °C with 70 °C hysteresis.

当结点温度上升到高于该阈值的

(135 °C) the power MOSFET is disabled and remains disabled

until the die junction temperature falls by 70 °C, at which point

它被重新启用。

电流限制

电流限制电路检测的电流的功率

MOSFET。当电流超过内部阈值

极限

），功率MOSFET关断的剩余

该周期。

前沿消隐电路，抑制电流限制

比较器，用于短暂时间（t

LEB

）功率MOSFET后

被接通。前沿消隐时间已设定

引起的一次侧电容电流尖峰和

次级整流管反向恢复时间不会造成

提前终止的开关脉冲。

的TinySwitch操作

的TinySwitch意在限流模式运行。

当启用时，振荡器开启功率MOSFET上的

开始每个周期。 MOSFET关断时

电流线性上升到目前的极限。导通时间的最大

MOSFET的仅限于直流

最大

由振荡器。自

一个给定的TinySwitch器件的电流限制和频率

是恒定的，传送的功率正比于初级

变压器和电感是相对独立的

输入电压。因此，在电源的设计

包括计算所述变压器的初级电感

为最大功率要求。只要所述的TinySwitch

设备选用额定在最低输入功率电平

电压，计算出的电感就会上升到当前

在DC之前，在当前限

最大

达到极限。

使能功能

在的TinySwitch感官ENABLE引脚，以确定是否

或不如前所述进行下一个开关周期。

一旦一个周期开始的TinySwitch总是在完成周期

（即使当ENABLE脚改变状态通过中途

周期）。此操作导致电源的输出

电压纹波由输出电容器的量来确定

能源每开关周期的使能反馈的延迟。

ENABLE信号是通过比较在次级产生

电源的输出电压与参考电压。该

启动信号是高时，电源的输出电压

小于基准电压。

在一个典型的实现中， ENABLE引脚被驱动

光电耦合器。光电耦合器晶体管的集电极

连接到ENABLE引脚和所述发射极连接到

源极引脚。光电耦合器LED串联连接

用跨接在直流输出电压的齐纳加以调控。

当输出电压超过目标调整电压

水平（光耦二极管压降加上齐纳电压）时，

光耦合器二极管将开始导通，将启用

pin low. The Zener could be replaced by a TL431 device for

改进的精度。

使能引脚下拉电流阈值标称值

50 A, but is set to 40 A the instant the threshold is exceeded.

This is reset to 50 A when the ENABLE pull-down current

drops below the current threshold of 40 A.

对/ O FF控制

在的TinySwitch的内部时钟运行所有的时间。在

开始每个时钟周期的的TinySwitch样本

ENABLE引脚来决定是否执行一个开关

cycle. If the ENABLE pin is high (< 40 A), then a switching

循环发生。如果ENABLE引脚为低电平（大于

50 A) then no switching cycle occurs, and the ENABLE pin

状态，在随后的时钟周期的开始再次取样。

在满负荷的TinySwitch将大部分中进行

its clock cycles (Figure 4). At loads less than full load, the

的TinySwitch将“跳过”更多的周期，以保持电压

年龄调节的次级输出端（图5）。轻

load or no load, almost all cycles will be skipped (Figure 6).

周期的一小部分会进行支持的力量

电源的消耗。

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TNY253/254/255

时钟

最大

漏

IDRAIN

VDRAIN

PI-2255-061298

PI-2259-061298

图4的TinySwitch运行在重负载。

图5的TinySwitch在操作中负荷。

的TinySwitch的ON / OFF控制方法的响应时间是

非常快相比普通的PWM控制。这提供了高

抑制线电压纹波和出色的瞬态响应。

上电/掉电

TinySwitch requires only a 0.1 F capacitor on the BYPASS

引脚。因为该电容器的尺寸小，所述电

delay is kept to an absolute minimum, typically 0.3 ms (Fig-

ure 7). Due to the fast nature of the ON/OFF feedback, there is

无超调的电源输出。在掉电期间，

功率MOSFET的切换，直至已整流线路电压

drops to approximately 12 V. The power MOSFET will then

remain off without any glitches (Figure 8).

偏置绕组被淘汰

的TinySwitch不需要偏置绕组提供电源

到芯片上。而是直接从绘制功率

漏极引脚（见上述功能描述）。这有两个

主要优点。第一次为一个象征性的应用程序，这消除

一个额外的偏置绕组和相关部件的成本。

其次，对于充电器的应用中，电流 - 电压煤焦

动感画常常可以使输出电压下降到较低的值

同时还提供电源。这种类型的应用程序通常

需要一个正向偏置绕组具有许多更associ-

ated组件，其中没有一个是必要用的TinySwitch 。

限流操作

每个开关周期结束时的漏极电流。

到达的TinySwitch的电流限制。对于给定的主

电感和输入电压，占空比是不变的。然而

以往，占空比并反比于输入电压改变

提供“电压前馈”的优势：良好的线电压纹波

抑制和相对恒定的功率输出独立

的输入电压。

44 kHz的开关频率（ TNY253 / 254 ）

Switching frequency (with no cycle skipping) is set at 44 kHz.

这提供了几个优点。在更高的开关频率

连锁商店，电容性开关损耗是一个显著比例

的功率损耗的电源。在更高的频率，

首选压井方案是RCD或二极管齐纳钳位。

然而，由于的TinySwitch的较低的开关频率，

有可能使用一个简单的RC缓冲器（甚至只是一个电容

tor alone in 115 VAC applications at powers levels below 4 W).

其次，较低的开关频率也降低了EMI滤波

requirements. At 44 kHz, the first, second and third harmon-

ics are all below 150 kHz where the EMI limits are not very

restrictive. For power levels below 4 W it is possible to meet

只用电阻和电容的全球EMI要求

略去过滤元件（无电感器和扼流圈）。这显著

降低EMI滤波器的成本。

最后，如果应用需要严格的噪声排放

(such as video applications), then the TNY253/254 will allow

更有效地利用二极管不压井（和其他次要的

不压井作业技术）。较低的开关频率允许

使用RC缓冲电路，以减少噪声，而不显著

影响电源的效率。

130 kHz的开关频率（ TNY255 ）

开关频率（无周期跳跃）被设定为

130 kHz. This allows the TNY255 to deliver 10 W while still

using the same size, low cost transformer (EE16) as used by

the TNY253/254 for lower power applications.

REV ê

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TNY253/254/255

PI–2253-062398

时钟

最大

IDRAIN

漏

VDRAIN

时间（ms）

图7的TinySwitch上电时序图。

PI-2261-061198

PI–2251-062398

图6的TinySwitch工作在轻载。

旁路引脚电容

The BYPASS pin uses a small 0.1 F ceramic capacitor for

去耦的TinySwitch的内部电源。

12 V

应用实例

电视待机

的TinySwitch是低成本，高效率的理想解决方案

在消费电子产品中使用的备用电源

such as TVs. Figure 9 shows a 7.5 V, 1.3 W flyback circuit that

uses TNY253 for implementing a TV standby supply. The circuit

从直流高电压已经可从操作

main power supply. This input voltage can range from 120 to

375 VDC depending on the input AC voltage range that the TV

is rated for. Capacitor C1 filters the high-voltage DC supply,

而且是唯一的必要，如果有一个长的迹线长度从

源的直流电源到电视待机电路的输入端。

高压DC总线被施加到串联组合

of the primary winding of T1 and the integrated high-voltage

MOSFET inside the TNY253. The low operating frequency of

the TNY253 (44 kHz), allows a low cost snubber circuit C2 and

R1 to be used in place of a primary clamp circuit. In addition

以限制漏极关断电压尖峰控制在安全值，

RC缓冲还通过降低辐射降低视频噪音

在dv / dt的漏极电压波形，这对视频的关键

应用，例如电视和录像机。在固定频率PWM

和RCC电路，使用一个缓冲的将导致不期望

能固定的交流开关损耗，是独立的负载。该

上的TinySwitch ON / OFF控制消除了这个问题

通过缩放的有效开关频率，因此，

VDRAIN

12 V

100

200

300

400

500

时间（ms）

图8的TinySwitch掉电时序图。

线性开关损耗与负载。的这样的效率

供应保持相对稳定下来的瓦的一小部分

输出负载。

The secondary winding is rectified and filtered by D1 and C4 to

create the 7.5 V output. L1 and C5 provide additional filtering.

该输出电压由光耦合器之和来确定

U2 LED forward drop (~ 1 V) and Zener diode VR1 voltage.

The resistor R2, maintains a bias current through the Zener to

提高电压容差。

10 W待机

The TNY255 is ideal for standby applications that require up

to 10 W of power from 230 VAC or 100/115 VAC with doubler

circuit. The TNY255 operates at 130 kHz as opposed to 44 kHz

for TNY253/254. The higher frequency operation allows the

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