【应用】12W通用输入恒压适配器低功耗方案：离线式开关IC TNY278PN，带载模式的效率大于75％

时间： 2018-12-10 来源：Power Intagrations

本文讲述Power Intagrations推出的TinySwitch-III系列离线式开关IC TNY278PN在12W通用输入恒压适配器中的应用。输入电压为85-265 VAC，输出电压为12 V，采用反激式拓扑结构。

设计特色

·空载功耗在265 VAC输入时小于50 mW（连接R8）

·带载模式的效率大于75％（CEC标准要求大于等于71％）

·通过BP/M引脚电容值可选择不同的MOSFET限流点（I LIMIT–1， I LIMIT，或I LIMIT+1）：达到更好的设计灵活性

·通过初级偏置绕组检测输出过压，实现OVP过压保护功能

·精确的(±5%)自动恢复且具有迟滞特性的过热关断功能使 PCB板的温度维持在安全范围

·在输出短路及反馈环路开环时进入到自动重启动保护状态

·大于3.2 mm的封装引脚爬电距离：在潮湿高污染的环境下保证电源可靠工作

该电源为12 V、1 A输出的宽电压输入反激式转换器，采用了 TinySwitch-III系列中的TNY278PN器件。由于很多功能已经集成在器件内部，因此仅需要31个直插式元件（无表面贴焊元件），进而可以实现简单的单面PCB板布局。

图 1. 使用TinySwitch-III的12 W宽电压输入的恒压适配器

由于变压器设计中采用了E-shieldTM屏蔽技术、低噪声的漏极节点箝位（R2、C4及D5）、一个Y电容(C5)以及器件的开关频率调制特点，使得该设计只使用低成本的π型滤波（C1、L1及C2）就将传导EMI衰减到相对于EN55022的要求具有10 dB的裕量（见图4）。箝位电路中的稳压管(VR1)仅在开机时及最差的过载情况下起作用。最差的过载是指进入自动重启动状态之前的过载情况。

尽管TinySwitch-III系列产品无需偏置绕组就可以工作，在此设计中仍然采用了偏置绕组，来实现输出OVP检测功能。如果环路开环引起输出端过压，VR2将会导通。当流入BP/M引脚的电流超过 5.5 mA时，内部的锁存电路会被触发，从而禁止MOSFET开关操作（见图3）。此时AC输入电压必须重新上电来对锁存电路进行复位。电阻R1对流经VR2的电流加以限制。而R3和R7对偏置绕组上出现的漏感尖峰电压部分进行了衰减。

当使用R8（可选的）时，它给BP/M引脚提供的供电电流，从而降低了电源的空载功耗。当R5（可选的）使用时，经过它有电流流入IC的EN/UV引脚，实现输入欠压锁定功能，并将电源启动的交流阈值设定在65 V处。

VR3、R6及U2光耦器LED上的电压降之和决定了输出电压。调整 R4和R6的阻值可以对输出电压进行微调。如果需要更精确的输出稳压精度，VR3可以用一个TL431来替代。

设计要点

·使用TinySwitch-III系列的器件时，通过改变BP/M引脚的电容容量可以将MOSFET的限流点设定在三个水平上。这样设计者有多种选择，如图2中所示。首先，可以使用TNY279，使其工作在TNY278PN的限流点，这样可以得到较高的效率；其次，也可使用TNY277，当它工作在TNY278PN的限流点时，可以输出同样的功率但效率低些；最后，如果使用TNY278PN，使其工作在TNY279的限流点上，那么就提高了电源的输出功率能力*。

·集成在U1内的欠压锁存功能只有当流入EN/UV引脚的电流大于 25 µA时，MOSFET的开关才可以正常进行。如果要改变欠压锁存阈值电压，可以改变R5电阻的阻值，使得在预设的阈值电压时流入EN/UV引脚的电流达到25 µA。

·如果不要求输出OVP（过压）保护，而且150 mW的空载功耗（最大265 V输入情况下）可以接受，那么可以省去R7、D6、 C6、R3及VR2元件。变压器中也可以不采用偏置绕组。从而进一步降低了元件数目。

*注释：此电源没有进行相应的热设计，因此不能连续输出扩展功率。可通过将TNY278PN内部MOSFET的限流点设置到TNY279 的限流点来获得扩展功率。

图 2. 使用不同器件及不同的限流点时的工作效率

图 3. 使用BP/M引脚OVP功能对电源进行关断

图 4. 传导EMI（火线）：115 VAC输入，满载

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