【经验】离线式开关IC TNY277PN在具备过压锁存(OVP)关断保护功能的宽范围机顶盒电源中的应用

时间： 2018-12-14 来源：POWER INTEGRATIONS

本文讲述Power Intagrations推出的TinySwitch-III系列离线式开关IC TNY277PN在具备过压锁存(OVP)关断保护功能的宽范围机顶盒电源中的应用。输入电压为85 – 300 VAC，输出电压为3.3 V, 5 V, 8 V, 22 V，采用反激式拓扑结构。

设计特色

·多路输出电源

·出色的交叉调整率

·两路输出加权稳压

·极高能效

·符合CEC/能源之星2008对工作模式效率的要求（要求为 68.1 %，可达到77 %）

·空载功耗低（在230 VAC交流输入时< 150 mW）

·符合CISPR-22/EN55022B对传导EMI的限制

·自动重启动功能允许无限制的短路输出

图1中所示的TinySwitch-III多路输出电源可以提供15W的输出功率。典型的应用包括机顶盒或DVD播放器，它们都要求使用多路输出反激式电源。

二极管D1、D2、D3和D4以及电容C2和C3可以对AC输入进行整流和平滑。电容C3、C2、C8和电感L2提供差模和共模EMI滤波。 U1中的控制器通过光耦合器U2接收来自次级的反馈，并根据该反馈使能或禁止其集成MOSFET的开关，以维持输出电压的稳定。 3.3 V和5 V输出端的部分电流流入并联稳压器(U3)，后者控制流经U2中LED的电流。从而使成比例的电流被拉出EN/UV脚。一旦电流超过EN/UV引脚的关断阈值电流(115 mA)，将跳过开关周期。当EN/UV引脚流出的电流低于关断阈值电流时，开关周期将重新使能。对关断阈值进行调制，以防止群脉冲的发生并确保电流脉冲均匀间隔，从而改善输出纹波，提高整机效率。

图 1. 使用TinySwitch-III的15 W机顶盒电源的电路设计

U1的锁存关断特性可以提供输出过压保护。一旦因元件故障而造成反馈环路开环时，会使输出电压升高，从而影响到C6上的偏置绕组输出电压。一旦输出电压超过VR1和BP/M引脚电压的总额定值（约为53 V），电流便会流入BP/M引脚。当此电流超过7 mA时，将触发锁存关断电路。断开交流输入后，MOSFET开关将被禁止，直到BP/M引脚电容(C4)放电到4.8 V以下。

通过在初级绕组旁边的同一绕组层上使用3.3 V和5 V绕组来降低次级漏感以及加权稳压（从两个输出端获得反馈），可以在5 V和 3.3 V输出端实现良好的交叉稳压性能。

设计要点

·元件D5、R1和C7构成了RCD箝位电路，可以在关断期间吸收漏感能量。当C7与变压器初级漏电感发生谐振时，部分能量将被重新利用并耦合到次级端。电阻R2可以阻尼这一谐振振荡并提高EMI性能。

·二极管D5是反向恢复时间t RR为250 ns的快速二极管，可以使用成本更低的1 N4007GP（玻璃钝化类型）二极管来代替。

·U1的可选电流限流点允许对电流限流点和器件大小进行优化，以适应环境温度。例如，在开放式架构应用中，可以通过将 C5的值从0.1 mF更改为10 μF来使用TNY276PN器件。

·为了防止空载功耗增加或误触发OVP，应仅在输出电压超出标准稳压范围时选择VR1进行导通。电阻R5用于防止过量电流流入BP/M引脚。

·为增强初级绕组与次级绕组间的耦合，应在同一绕组层上使用 3.3 V、5 V和8 V的绕组。

·为使电流在共模浪涌期间远离U1，Y1电容C8需要连接在次级回路和直流总线之间。

图 2. 不同输入电压下的满载效率

图 3. 在230 VAC交流输入且输出端接地时最差情况下的传导EMI （显示CISPR-22极限线）

表 1. 变压器参数。（NC = 无连接，TIW = 三层绝缘线）

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