摘 要：作者通过对Tiny Switch单片集成开关电源的测试，提出第一代Tiny存在的一些问题，并对测试结果提出了作者的观点，分析了Tingswitch-Ⅱ改进的性能，介绍了它的特点，并给出了一些应用实例。
   

关键词：电源欠压 流限状态机制
   
    1 前 言
    Tiny系列器件以其优良的性能及应用中简捷的特点，在小型开关电源中得到比较广泛应用，但是，它也存在一些缺点，新一代的TNY256到Tinyswitch-Ⅱ,在原有的基础上，不断改进，在内部设计上使Tiny系列器件更加完善，增强了功能。本文就其增强的功能特性进行分析，并在应用方面进行了论述。
    2 Tinyswitch系列概述
    Tinyswitch－Ⅰ系列采用逐周峰值电流限制的模式，限制最大导通时间，而流限是一固定值，它不会随其它信号的变化而变。这就是Tiny系列的固定流限，TNY253为150mA、TNY254为255mA、TNY255为280mA、TNY256为560mA。
    Tinyswitch的稳压原理是利用对使能引脚的控制实现，这种设计为其跳周期的工作方式创造了条件，可以通过控制EN端的电平对芯片进行控制，以获得不同的次极输出功率。
    这样设计的原理是：当负载发生变化时，由于跳周期的工作方式，输出功率变化，并且随负载有线性关系。得 P=U·I 且由于Tinyswitch 采用固定流限的形式，即I恒定不变，而这种跳周期工作方式的缺点是：负载下降的情况下，从参考文献[1]中可知道，Tinyswitch系列发生跳周期，EN端的电压波形会发生塌陷，也就是说在输出端的电压变化量很大，输出纹波增大了。
    3 Tinyswitch－Ⅱ原理概述与性能分析

    上图为Tinyswitch－Ⅱ的内部拓扑结构。
    从图中可知，Tinyswitch－Ⅱ除具有Tinyswitch的典型结构外，也沿用了TNY256的增强架构，并结合TOP系列的优点，又增加了为适应输出端负载变化新增加的流限状态机制，用于保护内部回路的、连接在旁路脚的6.3V内部稳压齐纳二极管。开关频率更高达到132KHZ，峰峰值抖动频率达到8KHZ。
    Tinyswitch－Ⅱ的工作原理是：接通电源,内部的振荡器始终工作，在每个周期开始，进行使能检测，确定是否导通，参考文献[1]中已有详细的论述，不再赘述。本文主要就Tinyswitch－Ⅱ的流限状态机制与自动重启动的原理具体分析如下。
    3.1 流限状态机制（CLSM）
    Tinyswitch－Ⅱ内部增强的此项功能是根据负载的变化改变流限值，以保证输出功率的稳定，即中负载时流限大，轻负载时流限也相对小，跳过的周期数减少，以减小由于跳周期引起的输出纹波。
   

    它的工作原理是：每一时钟周期开始时，使能引脚通过输出端采样，确定此周期开关管是否导通，并且同时采样送入流限状态机制中，再根据这个信号确定流限值，在重负载情况下，若使能引脚电平仍为高，此开关周期出现满流限状态，若负载稍轻时，开关周期将出现流限降低的状态。
    Tinyswitch－Ⅱ在非重载时会按照跳周期的工作方式，同时伴随着流限的下降。在极轻负载下流限下降得更多，并且Tinyswitch－Ⅱ仅有占极少百分比的周期导通，以满足电源功率的消耗。如图2所示，在负载不同情况下，Tinyswitch－Ⅱ的工作情况。
   
    由于跳周期引起的电源纹波的问题，当Tinyswitch－Ⅱ中流限的发生变化时，也会使输出功率变化。即负载下降，流限下降，功率下降，输出电压的下降幅度就不会有太大变化，相应的纹波幅度也就下降了，因此流限状态机制可以使输出电压更加稳定，真正达到稳压的目的。 
    经分析流限状态机制的原理如下：流限状态机制的内部应为一时间/电压转换器，根据使能引脚的信号确定电压值后输入流限比较器中，以此改变流限值。它的工作原理图如下，（a）段为重负载情况的流限控制，(b)段为稍轻负载的流限控制，(c)段为极轻负载的流限控制情况。

    3.2 自动重启动
    Tinyswitch－Ⅱ继TNY256也具备自动重启动的内部设计，这种设计可以保护输出短路及开路等异常情况引起的开关管过流，在参考文献[2]中就TNY256的介绍中有详细说明，这里不在赘述。但是Tinyswitch－Ⅱ不同于TNY256的是它的自动重启动百分比进一步降低，它的工作情况是：如果使能脚被置低时，内部振荡器时钟将得到复位信号，如果使能脚在50ms内不被置低，则功率MOSFET开关将被禁止850 ms，这与TNY256的自动重启动周期不同，在这种情况下，Tinyswitch－Ⅱ在自动重启动的时候，输出端电流比TNY256还要小，达到1/18Im，那么发生异常情况时，也不会对开关管造成影响。如图。

    利用Tinyswitch－Ⅱ的这种特性，对于设计功率提升电源很有利。
    3.3 内部齐纳二极管分流保护回路
    从Tinyswitch－Ⅱ的内部拓扑结构知道，旁路引脚的内部并联一齐纳二极管。当旁路脚电容放电为5.8V稳压器提供电流，用于供给内部回路的电能消耗以及正常工作，在Tinyswitch－Ⅱ的设计中可以引用辅助绕组连接于BP脚，为内部回路提供50mW的功率消耗，而电流有与BP脚连接的电阻送入BP脚，由6.3V齐纳二极管进行分流，这样可以减小无负载情况的损耗，并防止内部回路功率过大引起的故障。
    4 应用举例
    应用Tinyswitch－Ⅱ进行电源设计，可以根据参考文献中给出的典型应用，添加了一些辅助电路，设计出如下所示的电路图。本设计中应用了功率提升技术。如图4所示。
    5 结 论
    Tinyswitch－Ⅱ沿用Tinyswitch独特的跳周期工作方式，并加入了变流限的控制，使得应用时更加方便，电路更简捷，因此Tinyswitch－Ⅱ为性能更加优良的SMPS设计提供了条件。
   
    参考文献：
    ［１］　范蕴秋、陈永真《Tinyswitch 特性及其应用》 《电源技术应用》2000年第七期 P316。
    ［２］　阚玉红、陈永真《新一代Tinyswitch原理及应用》第十四届全国电源技术年会论文集P529。
    ［３］　Http://www.powerint.com

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