PN8370SSC-R1H

Chipown PN8370 超低待机功耗准谐振原边反馈交直流转换器 概述 PN8370集成超低待机功耗准谐振原边控制器及650V高雪崩能力智能功率MOSFET，用于高性能、外围元器件精简的充电 器、适配器和内置电源。PN8370为原边反馈工作模式，可省略光耦和TL431。内置高压启动电路，可实现芯片空载损耗（230VAC） 小于30mW。在恒压模式，采用准谐振与多模式技术提高效率并消除音频噪声，使得系统满足6级能效标准，可调输出线补偿 功能能使系统获得较好的负载调整率；在恒流模式，输出电流和功率可通过CS脚的电阻进行调节。该芯片提供了极为全面的 智能保护功能，包含逐周期过流保护、过压保护、开环保护、过温保护、输出短路保护和CS开/短路保护等。 输出特性 应用领域 ■ 开关电源适配器 ■ 电池充电器 ■ 机顶盒电源 产品特性 ■ 内置650V高雪崩能力智能功率MOSFET ■ 内置高压启动电路，小于30mW空载损耗（230VAC） ■ 采用准谐振与多模式技术提高效率，满足6级能效标准 ■ 全电压输入范围±5%的CC/CV精度 ■ 原边反馈可省光耦和TL431 ■ 恒压、恒流、输出线补偿外部可调 ■ 无需额外补偿电容 ■ 无音频噪声 ■ 智能保护功能 封装/订购信息 — 过温保护 (OTP) — VDD欠压&过压保护 (UVLO&OVP) — 逐周期过流保护 (OCP) — CS开/短路保护 (CS O/SP） — 开环保护 (OLP) 典型应用 封装 PN8370SSC-R1H SOP-7 12W PN8370NEC-T1H DIP-8 15W VDD O TP Block FB GND 无锡新区 龙山路 旺庄科技创业中心 C 幢 13 层 CC /CV control Cable comp SUPPLY &UVLO 85~265 VAC DC O utput Snubber AC 85~265V 典型功率 订购代码 SW HV Startup PW M Switch &G ate Driver O CP 电话：+86(510)85217718 CS PN8370 网址：http://www.chipown.com Rev.A.1612 1 / 11 PN8370 管脚定义 表 1. 管脚定义 SOP-7 管脚标号 DIP-8 管脚标号 管脚名 1 1 VDD 2 2 NC 空脚 3 3 FB 反馈引脚，辅助绕组电压通过电阻反馈稳定输出 4 4 CS 电流检测引脚 5,6 5,6 SW 智能功率MOSFET Drain端引脚，跟变压器初级相连 7 7,8 GND 管脚功能描述 工作电压输入引脚 地电位 典型功率 表 2. 典型功率 产品型号 封装 密闭环境(1) 85-265 VAC SOP-7 12W DIP-8 15W PN8370 备注： 1. 最大输出典型功率是在密闭式 45°C 环境条件下测试，具备足够的散热条件。 极限工作范围 VDD 脚耐压……...…………………………………………………………………………………..……….….-0.3~40V SW 脚耐压………………………………………………………………………………………..….…….….…-0.3~650V FB,CS 脚耐压………………………………………………………………………………………………..……-0.3~5.5V 结工作温度范围…………………………………………………………………………………………………-40~150℃ 存储温度范围……………………………………………………………………………………………………-55~150℃ 封装热阻 (SOP-7)……………………………...……………………...……. ………………..………………….. 80°C/W 封装热阻 (DIP-8)……………………………. …..…………………...……. ………………….……………….. 40°C/W 管脚焊接温度 (10秒) ……………………………………………………………………………….………………260℃ ESD 能力(1) (HBM, ESDA/JEDEC JDS-001-2014) …………………………………..…………..…...…………. ±4.0kV 最大漏极脉冲电流…………..……………………………………………………………………….……..…………3.0A 备注：1. 产品委托第三方严格按照芯片级 ESD 标准(ESDA/JEDEC JDS-001-2014)中的测试方式和流程进行测试。 无锡新区 龙山路 旺庄科技创业中心 C 幢 13 层 电话：+86(510)85217718 网址：http://www.chipown.com Rev.A.1612 2 / 11 PN8370 电气特性 表 3. 功率部分 (TJ =25°C, VDD = 21 V；特殊情况另行说明) 符号 参数 测试条件 最小 典型 650 700 最大 单位 VBVDSS 功率管耐压 ISW = 250uA V IOFF 关态漏电流 VSW = 500V RDS(on) 功率管导通电阻 ISW = 1A, TJ = 25℃ 2.5 Ω VSW_START 启动电压 VDD=VDDon - 1V 30 V 100 uA 表 4. 电源部分 (TJ =25°C, VDD = 21 V；特殊情况另行说明) 符号 参数 测试条件 最小 典型 最大 单位 30 V VDD工作电压部分 VDD 工作电压范围 8 VDDon VDD启动阈值电压 14.5 16.5 18.5 V VDDoff VDD欠压保护阈值电压 7.5 8.5 9.5 V VDDovp VDD过压保护电压 30 34 38 V VDD工作电流部分 IDD_CH 启动管对VDD充电电流 VDD=VDDon - 1V, Vsw=100V IDD 开关工作时芯片电流 VDD = VDDon＋1V IDD_FAULT 保护状态时芯片电流 VDD＝15V after fault 0.85 0.3 0.5 mA 0.7 0.5 mA mA 表 5. 控制部分(TJ =25°C, VDD = 21 V；特殊情况另行说明) 符号 参数 测试条件 最小 典型 最大 单位 485 500 515 mV CS电流检测部分 VTH_OC 过流检测阈值电压 VTH_OC_MAX 最大过流检测阈值电压 560 mV Vcs_min 最小CS检测阈值电压 170 mV TLEB 前沿消隐时间 300 ns Tonmax 最大开启时间 50 us TD_OC 过流延时时间 100 ns FB电压检测部分 VREF_CV 空载反馈基准电压 2.475 2.5 2.525 V VFBOVP 输出过压保护阈值电压 2.85 3 3.15 V VUVP 输出欠压保护阈值电压 Icable 最大线电阻补偿电流 Toffmin 最小关断时间 5 us Toffmax 最大关断时间 2.2 ms TUVP 输出欠压保护屏蔽时间 1.55 VFB=0V 开关频率50kHz 22 24 20 V 26 32 uA ms 过温保护部分 TSD 过温保护温度 THYST 过温保护回差 无锡新区 龙山路 旺庄科技创业中心 C 幢 13 层 135 电话：+86(510)85217718 网址：http://www.chipown.com 150 °C 30 °C Rev.A.1612 3 / 11 PN8370 芯片框图 典型电路 无锡新区 龙山路 旺庄科技创业中心 C 幢 13 层 电话：+86(510)85217718 网址：http://www.chipown.com Rev.A.1612 4 / 11 PN8370 800 6 750 4.5 Rdson(Ω) VBVDSS (V) 典型参数曲线 700 3 1.5 650 600 -50 -25 0 25 50 75 100 125 0 -50 150 -25 0 25 Junction T emperature (℃) 9.50 17.5 9.00 16.75 8.50 100 125 150 100 125 150 125 150 125 150 16 15.25 8.00 14.5 -50 7.50 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 -25 0 25 50 75 Junction T emperature ( ℃) Junction T emperature (℃) (c) VDDoff vs Tj (d) VDDon vs Tj 35.00 26.00 34.00 25.00 Icable (uA) VDD_OVP (V) 75 (b) Rdson vs Tj VDDon (V) VDDoff (V) (a) BV vs Tj 33.00 32.00 24.00 23.00 31.00 22.00 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 -50 -25 0 25 Junction T emperature (℃) 50 75 100 Junction T emperature ( ℃) (e) VDD_OVP vs Tj (f) Icable vs Tj 2.60 0.510 2.55 0.505 VTH_OC (V) VREF_CV (V) 50 Junction T emperature (℃) 2.50 2.45 2.40 0.500 0.495 0.490 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 Junction T emperature (℃) (g) VREF_CV vs Tj 无锡新区 龙山路 旺庄科技创业中心 C 幢 13 层 -50 -25 0 25 50 75 100 Junction T emperature ( ℃) (h) VTH_OC vs Tj 电话：+86(510)85217718 网址：http://www.chipown.com Rev.A.1612 5 / 11 PN8370 功能描述 PN8370是一款高性能的原边反馈控制器。PN8370工作在原边检测和调整模式，可省略系统的光耦和TL431。 PN8370拥有恒压恒流控制环路，可以实现高精度的恒压、恒流输出，以满足大部分充电器和适配器需求。PN8370 内置高压启动电路和极低的芯片功耗使得系统能够满足较高的待机功耗标准。 1. 高压启动控制 在启动阶段，采用高压启动技术，芯片启动前1.5mA电流源为内部偏置电路供电并给外部VDD电容充电，快 速启动。当VDD电压达到VDDon，芯片开始工作的同时高压启动电路关断；只要VDD电压不低于VDDoff，芯片维持 正常工作。启动后，偏置电路通过辅助源供电，同时启动电路只有一路极小的电流，实现低损耗。 2. CC工作模式 在CC工作状态，PN8370采样FB引脚的信号（由辅助绕组信号通过电阻分压），辅助绕组信号脉宽决定振荡 频率。输出电压越高，脉宽越小，同时振荡频率越高，这样可获得恒定的输出电流。 非连续模式的电流工作波形如图1所示。在MOSFET导通（Ton）期间，原边电流Ipri上升。当MOSFET关闭时， 变压器原边的能量会传递到次级，次级电流最大值为 I sec_ pk = I pri _ pk × N ps （1） 输出电流值为 IO = I sec_ pk 2 × Tdemag TP = V T 1 N PS CS demag 2 Rsense TP （2） 当TP=2×Tdemag，且VCS恒定时，输出电流IO是恒定值，因此可以得到恒流输出。 图1 DCM电流工作波形 3. CV工作模式 在CV工作状态，PN8370使用脉冲采样VFB电压，并保持到下个采样点。将采样的电压和VREF_CV基准比较，并 放大误差。这个误差值代表负载情况，通过控制开关信号，调节输出电压，使得输出恒定。 输出电压Vo和VREF_CV的关系为 Vo = (VREF _ CV × R1 + R 2 N )× S R2 N AUX （3） 其中， N S 和 N AUX 分别为次级绕组和辅助绕组的圈数 在重载条件，芯片工作在PFM_QR模式，Ipeak不变，工作频率随输出电流减小而减小；当频率减小到25kHz 左右，芯片进入PWM_QR模式，频率调制变得非常缓慢，Ipeak随输出电流减小而减小，该模式可以避免音频噪 音，同时有利于提升25%带载效率；当芯片Vcs调制到170mV，芯片进入空载模式（Standby模式），Ipeak不变， 无锡新区 龙山路 旺庄科技创业中心 C 幢 13 层 电话：+86(510)85217718 网址：http://www.chipown.com Rev.A.1612 6 / 11 PN8370 工作频率随输出电流减小而减小，波形如图2所示。 图2 工作频率、Vipeak和负载关系 4. 电流检测和前沿消隐 PN8370提供逐周期电流检测功能。芯片通过CS引脚的电阻检测功率管电流，CC模式设置点和最大输出功率 都通过外部调整CS引脚上的电阻实现。功率管开通瞬间会产生尖峰电压，内部前沿消隐电路可防止误触发而不需 要额外的RC滤波电路。 5. 可编程线缆补偿功能 线缆补偿模块通过FB引脚输出一路补偿电流，流入分压电阻，如图3所示，改变电压反馈值，可以使输出线 损压降得到补偿。当负载从满载减小到空载时，线损压降也同样减小。PN8370通过设置FB电阻的阻值可以调整 线补偿的幅度。调整幅度公式如下： Vcable I cable × ( R 2 // R1) = VO 2.5V （4） 由于受到芯片采样位置和系统其他器件的影响，实际线补偿幅度小于理论计算值，但是趋势不会改变。 PN8370 VINT Vaux Vs Is Rw + ΔV Ns R1 CC/CV Control FB VFB Io - Ic Vout Resr Naux R2 图3 线补电流 无锡新区 龙山路 旺庄科技创业中心 C 幢 13 层 电话：+86(510)85217718 网址：http://www.chipown.com Rev.A.1612 7 / 11 PN8370 6. 基准负温度补偿 如图3所示，FB采样电压为 VFB = K (VO + ΔV ), K = R 2 × N AUX ( R1 + R 2) × N S （5） 其中△V随着温度上升而变小，K为定值。 PN8370的VREF_CV电压基准采用负温度补偿技术，常温下，VREF_CV电压基准为2.5V；芯片温度上升时，VREF_CV 电压基准值随着温度上升而变小，可以使△V随着温度上升而变小得到补偿，让输出电压Vo在全温度范围内恒定， 提高了恒压输出精度。 7. 准谐振模式 PN8370包含一个独特的准谐振开关电路。在CV工作状态下，这个电路检测每一个谐振周期的谷底位置， 让芯片每个开关周期都在谷底导通。这个独特的电路可以减少系统的开关损耗。同时，准谐振模式可以让芯 片的开关频率在不同的开关周期之间轻微的变化，提高EMI的裕量。 图4 准谐振模式 8. 保护控制 PN8370含有丰富的保护功能，包括：逐周期过流保护、过压保护、过温保护、开环保护、输出短路保护、CS 电阻开/短路保护、VDD欠压锁定保护功能，并且这些保护具有自恢复模式。 无锡新区 龙山路 旺庄科技创业中心 C 幢 13 层 电话：+86(510)85217718 网址：http://www.chipown.com Rev.A.1612 8 / 11 PN8370 封装尺寸（SOP-7） 表 6. SOP-7 封装尺寸 尺寸 尺寸 最小(mm) 正常(mm) 最大(mm) D 4.70 4.90 5.10 0.225 E 5.80 6.00 6.20 1.40 1.50 E1 3.70 3.90 4.10 0.60 0.65 0.70 e b 0.39 — 0.48 h 0.25 — 0.50 b1 0.38 0.41 0.43 L 0.50 — 0.80 c 0.21 — 0.26 L1 c1 0.19 0.20 0.21 θ 最小(mm) 正常(mm) 最大(mm) A — — 1.75 A1 0.10 0.15 A2 1.30 A3 符号 符号 1.27BSC 1.05BSC 0° — 8° 图 5. 外形示意图 表层丝印 封装 PN8370 SOP-7 YWWXXXXX 备注：Y：年份代码； WW：周代码； XXXXX：内部代码 无锡新区 龙山路 旺庄科技创业中心 C 幢 13 层 电话：+86(510)85217718 网址：http://www.chipown.com Rev.A.1612 9 / 11 PN8370 封装尺寸（DIP-8） 表 7. DIP-8 封装尺寸 尺寸 最小值(mm) 最大值(mm) A 3.60 4.00 A1 0.51 A2 尺寸 最小值(mm) 最大值(mm) c1 0.23 0.27 —— D 9.05 9.45 3.00 3.40 E1 6.15 6.55 A3 1.55 1.65 e 2.54BSC b 0.44 0.53 eA 7.62BSC b1 0.43 0.48 eB 7.62 9.30 eC 0.00 0.84 L 3.00 —— 符号 B1 1.52BSC c 0.24 0.32 符号 图 6. 外形示意图 表层丝印 封装 PN8370 DIP-8 YWWXXXXX 备注：Y：年份代码； WW：周代码； XXXXX：内部代码 无锡新区 龙山路 旺庄科技创业中心 C 幢 13 层 电话：+86(510)85217718 网址：http://www.chipown.com Rev.A.1612 10 / 11 PN8370 重要声明 无锡芯朋微电子股份有限公司保留更改规格的权利，恕不另行通知。无锡芯朋微电子股份有限公司对任何将 其产品用于特殊目的的行为不承担任何责任，无锡芯朋微电子股份有限公司没有为用于特定目的产品提供使 用和应用支持的义务。无锡芯朋微电子股份有限公司不会转让其专利许可以及任何其他的相关许可权利。 无锡新区 龙山路 旺庄科技创业中心 C 幢 13 层 电话：+86(510)85217718 网址：http://www.chipown.com Rev.A.1612 11 / 11