【应用】使用TNY288PG离线式开关IC设计的12V/1A反激式电源，12W输出功率，全载效率高达84%

Power Integrations (PI)公司推出的TinySwitch-4系列，可以轻松调整器件电流限制以增加输出功率或更高效率的操作，以及锁存输出过压关断。如图1所示，本应用方案使用TinySwitch-4系列IC的TNY288PG器件设计的一个85~265VAC通用输入，12 V，1 A输出的反激式电源，同时，其纹波输出电压为100mV，输出功率为12W，过压关断电压为15~18V。此外，在25℃的测试条件下，全载的效率高达84%。

图1，利用TNY288PG设计的12 V，1 A反激式电源

该原理图如图2所示，利用TNY288PG设计的反激式拓扑电源，通过使用齐纳基准的光耦反馈来实现次级侧恒压（CV）调节，包括输入整流和过滤，TNY288PG相关操作，输出整流和滤波，反馈和输出电压调节，输出过压关断，EMI设计，峰值初级电流限制选择，欠压锁定几大部分。

图2，利用TNY288PG设计的12 V，1 A反激式电源原理图

1.输入整流和过滤

AC输入电压由输入桥D1-D4整流，然后通过大容量存储电容器C1和C2对经整流的DC进行滤波。同时，电感L1，C1和C2构成输入π型滤波器，可以衰减差模传导EMI。

2 TNY288PG相关操作

TNY288PG器件(U1)集成了电源开关器件，振荡器，控制，启动和保护功能。

经整流和滤波的输入电压施加到T1的初级绕组，电源变压器（T1）初级绕组的一侧连接到C2的正极，另一侧连接到U1的漏极（D）引脚。在开关周期开始时，控制器开启功率MOSFET，电流在初级绕组中上升，从大容量电容器向变压器提供能量。当该电流达到极限阈值时，控制器关闭功率MOSFET。由于变压器绕组的相位和输出二极管的方向，存储的能量在回扫时间内被传递到输出电容器。

当功率MOSFET关断时，变压器的漏电感会在漏极节点上引起电压尖峰，该尖峰的幅度受到由D5，C4和R2组成的RCD钳位网络的限制。电阻R2和R1不仅可以抑制功率MOSFET关断时发生的高频泄漏环，还可以在功率MOSFET导通时限制通过D5的反向电流，这样可以将一个缓慢，低成本的玻璃钝化二极管（恢复时间≤2μs）用于D5，因为慢速二极管还可以改善传导EMI和效率。当平均开关频率较低时，齐纳二极管VR1定义C4两端的最低电压，从而防止钳位成为重要负载，这样的设计提高了轻载效率并降低了待机输入功率。另外，由于通过VR1的电流受R1的限制，可以使用低成本标准齐纳二极管代替所示的TVS类型。

U1可以根据对其ENABLE / UNDERVOLTAGE（EN / UV）引脚的反馈，通过使用ON / OFF控制来跳过开关周期，以调节输出电压。在每个开关周期之前对EN / UV引脚电流进行采样，以确定是应该启用还是禁用该开关周期。如果EN / UV引脚电流<115μA，则下一个开关周期开始，并在通过MOSFET的电流达到内部电流限制阈值时终止。为了均匀地扩展开关周期，防止组脉冲，EN / UV引脚阈值电流根据前一周期中的状态在115μA和60μA之间调制。内部状态机将电流限制设置为适合工作条件的4个电平之一，确保开关频率保持在可听范围之上，直到变压器磁通密度足够低以防止可听见的噪声。当使用变压器的标准浸涂漆时，实际上可以消除可听噪声。

3 输出整流和滤波

输出整流由D7提供，对于额定纹波电流规格，低ESR电容C10可在较小尺寸内实现最小输出电压纹波和噪声。后置滤波器（铁氧体磁珠L2和C11）进一步衰减噪声和纹波，以满足规范要求。

4 反馈和输出电压调节

电源的输出电压调节设定点由齐纳二极管VR3，R6和光耦U2中的LED产生的电压设定。通过计算R4的值可以在其进入反向雪崩传导时，将VR3偏置到约0.5mA，这可确保其接近其额定拐点电流；电阻R6限制负载瞬变期间的最大电流， R4和R6的值都可以略微变化，以微调输出调节设定点；当输出电压高于设定值时，U2中的LED变为正向偏置，同时在初级侧，U2的光电晶体管导通，并从U1的EN / UV引脚吸取电流。在每个开关周期开始之前，控制器检查EN / UV引脚电流，如果流出EN / UV引脚的电流大于115μA，则该开关周期将被禁用。当开关周期被启用和禁用时，输出电压保持非常接近调节设定点。为了获得更高的输出电压调节精度，可以使用TL431等参考IC代替VR3。

5 输出过压关断

通过检测整流的偏置绕组电压来完成过压检测。过压阈值是VR2和BYPASS（BP）引脚电压（15 V + 5.8 V）之和。当发生过压情况使得偏置绕组输出电压超过阈值电压时，电流开始流入旁路引脚。当此电流超过5 mA时，U1中的内部关断电路被激活。通过移除输入功率并允许旁路引脚电压降至2 V以下来实现复位。电阻R7和R3提供额外的偏置滤波，R3也限制OV条件下进入旁路引脚的最大电流

6 EMI设计方面

除了用于差模EMI的简单输入π滤波器（C1，L1和C2）之外，该设计还利用变压器中的屏蔽技术来降低共模EMI位移电流。同时，增加电阻器R2和C4作为阻尼网络，以减少高频变压器振铃。这些技术与TNY288PG的频率抖动相结合，可提供出色的电磁兼容性能。

7 峰值初级电流限制选择

图2的原理图显示了连接到BP / M引脚的C7，C8和C9的三个可能值的电容，这些不同的电容值可用于实现TinySwitch-4系列的电流限制选择功能。此功能允许设计人员选择适合应用的电流限制。

•使用0.1μF  BP/ M引脚电容选择标称电流限值，这是典型封闭式适配器应用的正常选择。

•当使用1μF BP/ M引脚电容时，电流限制会降低，从而降低RMS器件电流，从而提高效率，但代价是牺牲最大功率容量。

•如果使用10μF BP/ M引脚电容，则电流限制会增加到高于标称值，从而扩展了在热条件允许的情况下需要更高功率的应用的功率容量。

该电路配有一个0.1μF电容作为C7安装，使U1选择TinySwitch-4数据手册中规定的标准电流限值。如果C7由1μF电容代替，则U1的电流限制将与TNY287PG器件的标准电流限制相同。如果安装了10μF电容，则U1的电流限制将与TNY289PG器件的标准电流限制相同。该设计选项的灵活性使设计人员能够做三件事。首先，它允许测量切换到相邻设备的效果，而无需实际移除和更换IC。其次，它允许更大的器件以更低的电流限制使用，以实现更高的效率。第三，当连续不需要更高功率时，它允许在设计中使用具有更高电流限制的更小器件，这有效地降低了电源成本。

8 欠压锁定

该电路设计可以安装可选的欠压（UV）锁定检测电阻（R5）。安装后，MOSFET开关在启动时禁用，直到进入EN / UV引脚的电流超过25μA，这允许设计人员通过选择R5的值来设置启用MOSFET开关的输入电压。 例如，在进入EN / UV引脚的电流超过25μA之前，3.6MΩ的值要求输入电压为65 VAC（C2上为92 VDC）。欠压检测功能还可以防止电源输出故障(试图重新启动)后，输出调节丢失(在关机期间)，禁用MOSFET开关，直到输入电压上升到欠压锁定阈值。

变压器规格

变压器绕组方式如图3，其中30AWG X 2的2是两股线，AWG是线径规格；14T是绕14圈，其他依此类推即可。

图3，变压器电气图

变压器在每秒60Hz的测量条件下，其耐压值为交流3000V；引脚1，3主绕组电感量：在其他所有绕组开路，测量频率为100kHz和0.4 VRMS时，测得初级电感为1189μH；引脚1，3主绕组，其他所有绕组开路时，测得谐振频率最小为500KHz；引脚1，3主绕组漏感：当引脚6，8短路，测量频率为100kHz和0.4 VRMS时，测得初级漏电感最大为50uH。