Tiny Switch Introduce

Tiny switch 4
(For <25W 應用)
2014年07月25日

特色介紹:

屬於 ON/OFF Control，非一般線性(Linear)控制比例需求(PWM 脈寬調變)
- 數位控制
- 當輸出需要能量才做Turn-on Pulse Switch
• 不調整Duty
• 由Current limit及變壓器圈比來決定每個Turn-on Pulse的能量

- 不需頻率補償，加寬頻寬，反應快速
- 空載Power Saving佳

ON-time extension
- 當輸入電壓降低的情況下，增加Bulk Cap能量在輸出失去Regulation前的利用率
- 在關機輸入電壓持續降低的情況下，解除對脈波寬度 DC_MAX 限制，只透過Current limit來決定最大脈寬，以提供更多能量來延長關機Hold-up Time

最大工作頻率 132kHz
- 較高的工作頻率，有利於縮小選用變壓器體積

Jitter 抖頻
- 指的是PWM 的“Duty” 會存在不固定的抖動現象。為減輕電磁干擾(EMI)問題，一般控制 IC 在定頻下亦會作抖頻(Jitter)，即切換頻率為 fs ± fd，fd為抖頻範圍。如此切換能量可以分散成一頻帶而不會集中在一頻率上。抖頻 fd一般遠低於切換頻率。
- 除DPA無Jitter
- Tiny Switch擁有 ±4kHz (8k Hz Peak to peak jitter)；Modulation rate ~ 1kHz
- 經驗上15W以內的應用，針對EMI策略僅需使用π型濾波器

- Tiny Switch 擁有 8k Hz 的抖頻變化量

ON/OFF Control允許輸出回授利用Zener做回授調整
- 8% Regulation

Current limit
- 利用內部MOSFET R_ds(on) 做偵測，無須外加電流偵測電阻

透過Source Pin腳做散熱
- 可降低利用Drain Pin做散熱，因Drain dv/dt變化所帶來輻射Radiation的影響

EN/UV
- I_LUV < 1μA，判定EN/UV未加高壓電阻。UVLO Disable，只需等BP/M 透過高壓啟動至5.8V，直接啟動Switching
- I_LUV > 1μA，判定EN/UV已加高壓電阻。BP/M 透過高壓啟動至4.8V，等待I_LUV 達 25μA，啟動Switching
- 於每個內部計數Clock的前緣做取樣。透過流出該腳電流值超過 122μA 門檻值時(電壓低；負載無需求)，關閉PWM Pulse Switch切換。直至流出該腳電流值低於 122μA 門檻值時(電壓高；負載有需求)，允許做PWM Pulse Switch切換。

BP/M 多功能腳
- IC供電Vcc
- Current limit最大工作設定
• 開機時透過對電容的充電時間來決定Current limit
• 除TNY2x4；均可經電容容值來對Current limit做一級升階
• 每個Device可設定三階Current limit
- Latched鎖定行為的保護
• 流進BP電流超過9mA，時間達30μs；鎖定Device
• BP電壓低於4.8V；解鎖Device
- 5.85V開始Swtich
• 流進EN 115μA (low) → PWM Pulse關閉
• 流進EN (high) → PWM Pulse開始Switch
• 前緣觸發High轉位
- 由高壓側增加一輔助(Auxing)繞阻做供電，可調整最佳No Load損耗
• 原開機時由高壓啟動作為BP/M供電，由於所需電流不變下，高壓所提供功率會較大
• 啟動後，另外透過一低壓繞阻提供電源供BP/M使用取代高壓給電，調整輔助繞組接至BP/M電阻阻值，以提供IC所需Supply current，節省原來自高壓的損耗
• 無輔助繞組供電；空載損耗 <150mW
• 有無輔助繞組供電；空載損耗 <50mW

控制器功耗
- Tiny Switch 可透過內部 MOSFET Drain pin 來提取輸入電壓，供給控制器工作所需能量，不需要額外的線路，但由於 Drain 提取的電壓為"輸入高壓"，而控制器所需工作電流為恆定的，因而產生較大的功率消耗 (P = V * I)

- 最佳化功耗
• 因此可以透過輔助繞組來提供開機控制器能量，來降低控制器功耗，因為輔助繞組的電壓一般會低上輸入電壓許多。
• 透過在輔助繞組與 BP pin 間接上電阻，由輔助繞組提供能量供控制器開機後使用
• I_supply = (V_aux - 6.4) / R_BP

Current Step Machine
- 連續Turn-On Switch cycle 6次，表示負載變重，Current limit會升階
- 連續Skep Turn-Off Switch cycle 6次，表示負載變輕，Current limit會降階
- 升階 40% → 70% → 100%；降階 40% ← 50% ← 100%
- 負載變輕時，甚至是空載的情況，由於電流很小，就算降至音頻頻段，也不意發生異音。若仍有異音，建議可降低最大持通密度設計，降低變壓器應力變化。

最大功率限制保護
- 3% auto Restart deliver power
• Turn on Switch / Turn off Switch = 64ms / 2064ms

I²f
- 電感儲存功率 P = 1/2 * L * I² * f
- IC內部透過利用Trimming方式，對 I²* f 做精準度控制 (- 10% ~ +12%) ，進而對輸出最大功率做精準地控制，降低誤差，對變壓器設計飽和磁通餘量設計有著顯著的幫助

內建過溫度保護偵測 Thermal Protection
- 135 ~ 150 度；典型值142度 ± 5%
- 所有PI的IC都內建過溫度保護