SEPTNY256型單片機開(kāi)關(guān)電源及其應用

　　·內置自動(dòng)重啟電路，不需外接元件，一旦發(fā)生輸出短路或控制環(huán)開(kāi)路故障，可將占空比降低以保護芯片。

　　·在輸入直流高壓電路中，不需要使用瞬態(tài)電壓抑制器構成的鉗位保護電路，僅用簡(jiǎn)單的RC吸收回路即可衰減視頻噪聲。

　　·輸入欠壓檢測電路僅需外接1只電阻，目的是在上電時(shí)將片內的功率MOSFET關(guān)斷，直到直流輸入電壓VI達到欠壓保護門(mén)限電壓（100V）為止；正常工作后若VI突然降低，對芯片也能起到保護作用。

　　·開(kāi)關(guān)頻率抖動(dòng)可降低電磁輻射。

　　·輸入電壓范圍寬（85～265VAC或120～375VDC）且交、直流兩用。效率高，265VAC輸入時(shí)的空載功耗低于100mW。

　　·控制方式簡(jiǎn)單。采用開(kāi)/關(guān)控制器來(lái)代替傳統的PWM脈寬調制器對輸出電壓進(jìn)行調節，開(kāi)關(guān)控制器可等效為脈沖頻率調制器（PFM），其調節速度更快，對紋波的抑制能力也更強。

　　·外圍電路簡(jiǎn)單，可選用低成本的外圍元件。無(wú)論在啟動(dòng)時(shí)還是正常工作時(shí)，芯片所消耗的能量均由漏極電源提供，無(wú)需再加反饋繞組及相關(guān)電路，也不用回路補償。

　　·利用使能端可從部關(guān)斷功率MOSFET，采用跳過(guò)時(shí)鐘周期的方式來(lái)調節負載電壓，并且在快速上電時(shí)輸出電壓無(wú)過(guò)沖現象，掉電時(shí)，功率MOSFET也不會(huì )出現頻率倍增現象。

　　·高效、小功率輸出，適合構成0～16W的小功率、低成本開(kāi)關(guān)電源。

　　2 TNY256的封裝及引腳功能

　　TNY256的三種封裝形式如圖1所示。該器件實(shí)際上只有4個(gè)有效引腳，D、S分別為功率MOSFET的漏極和源極；同時(shí)S也是控制電路的公共端。BP（BYPASS）為旁路端，該端與地（S極）間需接一只0.1μF的旁路電容器，通過(guò)漏極和內部電路產(chǎn)生5.8V的電源電壓給該芯片供電。EN/UV為使能/欠壓端，正常工作時(shí)由此端控制內部功率MOS管的通斷，當IEN≥50μA時(shí)，MOSFET關(guān)斷，該端還可用于輸入欠壓檢測，具體方法是將EN/UV端經(jīng)一只2MΩ的電阻器接VI。

　　3 TNY256的工作原理

　　TNY256內含一個(gè)700V功率MOSFET開(kāi)關(guān)管和一個(gè)電源控制器，與傳統的PWM脈寬調制控制方式不同，該器件采用簡(jiǎn)單的開(kāi)/關(guān)控制來(lái)調節輸出電壓使之穩定。TNY256的內部結構如圖2所示，主要包括振蕩器、使能輸入、5.8V穩壓器、BP腳欠壓保護電路、過(guò)熱保護電路、過(guò)流保護電路、自動(dòng)重啟動(dòng)計數器、輸入欠壓檢測電路、700V功率MOSFET。

　　3．1 振蕩器

　　TNY256內部有完整的振蕩電路，無(wú)需外接阻容元件。內部振蕩器的典型頻率設為130kHz，振蕩器將產(chǎn)生兩個(gè)信號：一個(gè)是最大占空比信號DCMAX，另一個(gè)是時(shí)鐘信號CLOCK，作為每個(gè)周期的起始信號。振蕩器還具有頻率抖動(dòng)功能，頻率抖動(dòng)的典型值為5kHz，頻率抖動(dòng)的調制頻率設為1kHz，以便最大限度地降低EMI。

　　3．2 使能輸入

　　和EN/UV相連的使能輸入電路包含一個(gè)低阻抗的源極輸出器，設定其輸出為1.5V。流過(guò)源極輸出器的電流被限制為50μA，并有10μA的滯后特性。當從EN/UV引腳流出的電流超過(guò)50μA時(shí)，使能電路的輸出端產(chǎn)生一個(gè)低電平將功率MOSFET關(guān)斷。在每個(gè)時(shí)鐘信號的上升沿（即每個(gè)周期的開(kāi)始時(shí)刻），要對使能檢測電路的輸出進(jìn)行取樣，如為高電平，則功率MOSFET導通，如為低電平，則功率MOSFET截止。

　　3．3 5.8V穩壓器

　　該穩壓器的輸入端接MOSFET的漏極，輸出端接0.1μF的旁路電容器CBP。當MOSFET截止時(shí)，5.8V穩壓器對CBP充電,使VBP=5.8V，當MOSFET導通時(shí)，改由CBP上儲存的電能向芯片供電，CBP除用來(lái)存儲電能外，還兼有高頻退耦的作用。
　　
　　3．4 BP腳欠壓保護電路

　　當VI下降而導致BP腳電壓低于5.1V時(shí)，功率MOSFET將被關(guān)斷，起到輸入欠壓保護的作用。直到BP腳電壓恢復到5.8V，MOSFET才能正常工作。

　　3．5 過(guò)熱保護電路

　　芯片閾值結溫設定為135℃，并有70℃的滯回特性，一旦芯片結溫超過(guò)135℃，立即關(guān)斷功率MOSFET，使芯片溫度降低。

　　3．6 過(guò)流保護電路

　　當流過(guò)功率MOSFET中的電流超過(guò)極限電流ILIMTT時(shí)，該電路將關(guān)斷功率MOSFET。

　　為了防止因初級電容器或次級超快恢復二極管在反向恢復時(shí)間內產(chǎn)生類(lèi)峰電壓，而造成功率MOSFET誤關(guān)斷，專(zhuān)門(mén)設置了前沿閉鎖電路。它能在功率MOSFET則導通的短時(shí)間（tLED）內將過(guò)流比較器輸出的尖峰電壓封鎖掉，可避免功率MOSFET在剛導通后又被類(lèi)峰電壓關(guān)斷而產(chǎn)生誤動(dòng)作。

　　3．7 自動(dòng)重啟計數據

　　當電路發(fā)生輸出過(guò)載、輸出短路或控制環(huán)開(kāi)路等故障時(shí)，TNY256進(jìn)入自動(dòng)重啟工作狀態(tài)。當EN/UV腳變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，內部計數器被復位。如在32ms內EN/UV腳沒(méi)有變?yōu)榈碗娖?，在正常情況下功率MOSFET將會(huì )停止工作128ms(如在欠壓情況下，它會(huì )一直停止工作直到欠壓消除)。在故障沒(méi)有排除之前，自動(dòng)重啟計數器將交替代功率MOSFET工作和不工作。

　　3．8 輸入欠壓檢測電路

　　將一外接電阻器（2MΩ）連接在VI和EN/UV腳即可監視輸入電壓，在上電時(shí)將功率MOSFET關(guān)斷，直到直流輸入電壓V1達到欠壓保護閾值（100V）為止；正常工作后如VI突然降低，也會(huì )將功率MOSFET關(guān)斷，起到保護作用。在自動(dòng)重啟狀態(tài)下功率MOSFET將停止工作，此時(shí)哪存在欠壓條件，自動(dòng)重啟動(dòng)計數器將停止計數。

　　如EN/UV腳未接外部電阻器，則輸入欠壓檢測功能將被禁止。

　　4 TNY256的典型應用

　　由TNY256組成的5.5W、9VDC電源適配器電路如圖3所示，交流輸入電壓范圍為85～265V。圖中U2為光磁耦合器SFH615-2，U3為可調式并聯(lián)精密穩壓器TL431CLP，F1為保險絲電阻器。85～265V交流電經(jīng)過(guò)D1～D4橋式整流和C1、C2濾波后，得到約300V的直流高壓VI。鑒于在功率MOSFET關(guān)斷瞬間，脈沖變壓器的漏感會(huì )產(chǎn)生尖峰電壓，因此，由電阻器R3、C3和超快恢復二極管D5（1N4937）組成的功率MOSFET漏極鉗位保護電路，可有效抑制漏極上的反向峰值電壓，從而保護TNY256內的功率MOSFET不受損壞。C3選用10000pF/1kV的高壓陶瓷電容器。

　　　　　　　　　圖３　5.5W、9VDC電源適配器電路原理圖　

　　次級電壓通過(guò)D6、C6、C7、L3和C8整充濾波后，得到9V、0.6A的直流輸出。D4采用MBR360的肖特基二極管。為了抑制初、次級之間的共模干擾，在初、次級的同名端還并聯(lián)一只2200pF/2kV的高壓陶瓷電容C5。輸出電壓由精密電阻R7、R8決定，電阻R9為T(mén)L431的限流電阻。

　　5 TNY256的使用注意事項

　　TNY256在中等負載或輕負載下工作時(shí)會(huì )跳過(guò)一些時(shí)鐘周期，這容易使高頻變壓器產(chǎn)生音頻噪聲干擾。為減小此干擾，宜選磁通密度小于0.3T的磁芯材料。此外，最好用TVS二極管和陶瓷電容構成的漏極箝位保護電路來(lái)衰減視頻噪聲。

　　使用TNY256系列時(shí)推薦的一種印制板設計如圖4所示。

　　設計時(shí)需注意以下幾點(diǎn)：

　　·連接輸入濾波電容器、高頻變壓器初級如TNY256回路的覆銅面積應盡量小。

　　·DIP-8封裝的TNY256系列電路是靠覆銅接地來(lái)散熱的，圖中打斜線(xiàn)的面積要足夠大，確保散熱良好。

　　·安全電容器要直接焊接在初級接地端和次級返回端之間。

　　·連接次級線(xiàn)圈、輸出級整流管和濾波電容器的回路面積應盡量小，但整流管焊盤(pán)附近的覆銅要足夠大，以確保散熱良好。

　　·為減小耦合噪聲，光耦晶體管到EN/UV腳和源極S腳的布線(xiàn)要盡可能短。欠壓檢測電阻器要盡可能靠近EN/UV腳。