20151202090110 3169

WS3253 Product Description
原边控制高精度离线式 PWM 功率开关
特点
概述

低启动电流(5uA)

低工作电流(2mA)

全电压范围内 CV 精度保持在

WS3253 是一款适用于低功率 AC/DC 电池充电器和电源适配
器的高集成度和高性能的离线式 PWM 功率开关。
WS3253 采用原边反馈技术,使系统应用中可以省去 TL431 和
±5%以内
光耦,降低了成本。全电压输入范围内恒压精度能保持在±5%以内。
原边反馈技术使系统节省
CC/CV 控制如图 1 所示。
TL431 和光耦

可编程的 CV、CC

内置原边绕组电感补偿

可编程的输出线压降补偿

内置软启动

内置前沿消隐

逐周期电流限制保护(OCP)

VCC 过压嵌位保护

低电压关闭功能(UVLO)

栅驱动输出电压嵌位(12V)

频率抖动功能及软驱动技术

待机功耗小于 100mW
图1 典型CC/CV曲线
在 CC 控制时,通过 CS 端的采样电阻 Rs 可调整输出功率和电
流。在 CV 控制时,多模式控制实现了高性能和高效率,而且,通
过内置的可编程输出线压降补偿实现了好的负载调整率。芯片在重
载和 CC 控制时工作在 PFM 模式,在轻载和中载时工作在 PWM 模
式,并且频率也会降低。
应用领域
WS3253 提供了软启动功能和多种全面的可恢复保护模式,其
小功率 AC/DC 离线式 SMPS:
中包括:逐周期电流限制保护(OCP)、VCC 电压的过压嵌位以及

手机/无绳电话充电器
低压关闭(UVLO)
。其中,为了更好的保护内置高压功率 MOSFET,

数码相机充电器
栅极驱动输出电压被嵌位在 12V。

小功率电源适配器

电脑/电视辅助电源

替代性电源
WS3253 在图腾柱栅极驱动输出端使用了频率抖动技术和软驱
动技术,可以很好的改善开关电源系统的 EMI 性能。
WS3253 芯片可以作为线性电源或者 RCC 模式电源
的最佳替代产品,从而提高开关电源系统的整体性能,并有效
地降低系统成本。
WS3253 提供 8-Pin 的 DIP-8 和 SOP-8 封装。
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[email protected] Microelectronics Co., Ltd., All right reserved.
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A1 1111
WS3253 Product Description
典型应用图
VO
CO
NS
NP
AC
NAUX
VCC
GND
COMP
GND
INV
RS
Grain
CS
Grain
WS3253
引脚定义与器件标识
WS3253 提供了 8-Pin 的 DIP-8 和 SOP-8 封装,顶层如下图所示:
WS3253D8P:Product Code
A:产品编码
X:内部代码
BCY:内部品质管控代码
YMX:D/C
WS3253S8P:Product Code
A:产品编码
X:内部代码
BCY:内部品质管控代码
YMX:D/C
引脚功能说明
引脚名
引脚号
引脚类型
VCC
1
电源
COMP
2
环路补偿
INV
3
反馈输入
CS
4
电流监测
DRAIN
5/6
GND
7/8
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内置功率
管的漏极
地
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功能说明
电源。
为 CV 的稳定提供环路补偿。
辅助绕组通过电阻分压网络,接至 INV 脚,反映输出电压的大小。由
EA 输出和 PIN 脚 4 决定 PWM 占空比。
电流监测反馈输入引脚。用于判断是否达到限流值。
内置功率管的漏极,与变压器的原边相连。
地。
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WS3253 Product Description
电路内部结构框图
vcc
1
UVLO
5V
POR
DRAIN
Insernal
Supply
5/6
Gate
Driver
Po we r
M OSF ET
CC
Controller
Soft start
PWM
Generator
Drop
Comp
2V
EA
INV
OCP
CLK
Genterator
Sampler
3
CS
4
LEB
Sa m p lin g
Co n tro lle r
Frequency
Shuffling
2
GND
7/8
COMP
订购信息
封装形式
芯片表面标识
采购器件名称
8-Pin DIP-8, Pb-free
WS3253D8P
WS3253D8P
8-Pin SOP8, Pb-free
WS3253S8P
WS3253S8P
推荐应用功率范围
型号
封装形式
WS3253S8P
SOP8
WS3253D8P
DIP-8
输入电压范围
最大输出功率
单电压(175VAC-264VAC)
≤8W
全电压(90VAC-264VAC)
≤5W
单电压(175VAC-264VAC)
≤10W
全电压(90VAC-264VAC)
≤7W
注意:以上数据是在环境温度 50℃左右,散热足够的适配器中测得。
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WS3253 Product Description
推荐工作条件
符号(symbol)
参数(parameter)
值(value)
单位(unit)
VCC
VCC 供电电压
10~30
V
TA
操作温度
-20~85
℃
极限参数
符号(symbol)
参数(parameter)
极限值
单位(unit)
Drain voltage(off-state)
内置功率管漏极电压
-0.3~600
V
VCC
DC 供电电压
30
V
VINV
INV 引脚输入电压
-0.3~7
V
VCS
CS 引脚输入电压
-0.3~7
V
VCOMP
COMP 引脚输入电压
-0.3~7
V
TJ
最大工作结温
150
℃
TSTG
最小/最大储藏温度
-55~150
℃
ICC
VCC DC 嵌位电流
10
mA
注意:超过上表中规定的极限参数会导致器件永久损坏。不推荐将该器件工作在以上极限条件,工作在极限条件以上,可能会影响
器件的可靠性。
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电气特性参数条件:TA=25℃,VDD=16V(除非特别注明)
Supply Voltage (VCC)
symbol
parameter
Test condition
I_VCC_ST
Start up current
I_VCC_OP
Typ
Max
Unit
VCC=13V
5
20
uA
Operation Current
VCC=18V,INV=2V,CS=0V
2
3
mA
UVLO_ON
Turn on threshold Voltage
VCC falling
8.2
9.0
10.5
V
UVLO_OFF
Turn-off threshold Voltage
VCC rising
13.5
14.8
16.0
V
VCC_Clamp
VCC Zener Clamp Voltage
IVCC=10mA
28
29
31
V
Ramp VCC until gate shut down
27
28.3
30
V
1.935
1.975
2.015
V
Over voltage protection
OVP
Threshold
Min
Error Amplifier Section
Vref_EA
Reference voltage for EA
Gain
DC gain of EA
I_comp_max
Max.
Cable
compensation
current
INV=2V,COMP=0V
60
dB
37.5
uA
625
ns
Current Sense Section
TLEB
Leading edge Blanking Time
Zsense
Input impedance
TD_OC
OCP control delay
VTH_OC
OCP threshold
T_ss
Soft start time
50
kΩ
110
0.895
0.91
ns
0.925
17
V
ms
Oscillator Section
Freq_Max
IC Maximum frequency
60
Freq_Nom
System nominal switch frequency
Freq_startup
∆f/Freq
INV=0V,COMP=5V
Frequency shuffling range
67.5
75
khz
60
khz
14
khz
±6
%
MOSFET Section
MOSFET Drain-Source
BVdss
600
breakdown voltage
Static Drain to Source on
Ron
V
12
resistance
15
Ω
注意:Freq_Max 为 IC 内部的最大时钟频率,在系统中,67.5kHz 最大工作频率通常发生在最大输出功率或者 CV 向 CC 模式转换
时。
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典型特征参数
UVLO( OFF)( V) vs Temperature( C)
UVLO( ON)( V) vs Temperature( C)
UVLO ( O FF )( V )
UVLO ( O N ) ( V)
10.5
10.0
9.5
9.0
8.5
8.0
7.5
-40
-10
20
50
80
16.50
15.50
15.00
14.50
14.00
13.50
13.00
-40
110
-10
Temperature( C)
Istarup( uA) vs Temperature ( C )
Freq_Max( kHz) vs Temperature( C)
70.0
Istarup ( uA )
Freq_Max ( kHz )
20
50
80 110
Temperature( C)
65.0
60.0
55.0
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
50.0
-40
WINSEMI
-10
20
110
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Temperature( C)
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50
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-40
-10
20
50
80
110
Temperature ( C )
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功能描述
的误差被 EA 放大,EA 的输出 COMP 反映负载情况并控制
WS3253 是一款适用于低功率 AC/DC 电池充电器和电源
PWM 的占空比调节输出电压,从而得到恒定输出电压。当采
适配器的高集成度和高性能的离线式 PWM 功率开关。采用原
样电压低于参考电压时,EA 输出 COMP 达到其最大值,采
边反馈,使系统应用中可以省去 TL431 和光耦,降低了成本;
样电压决定开关频率,从而输出电压可以调整输出电流,实现
而且保证了高精度的恒流恒压控制,满足了大多数电源适配器
恒定电流。
和电池充电器的要求。
可调节的 CC 恒流点和输出功率
在 WS3253 中,CC 恒流点和最大输出功率可由 CS 端所
启动电流
WS3253 的启动电流设计得很小(5uA)
,因此 VCC 能很
接电阻 Rs 调节。输出功率通过 CC 恒流点的变化来调节。Rs
快充电上升到脱离 UVLO 的阈值电压以上,器件可以实现快
越大,CC 恒流点越小,输出功率也越小;反之亦然。
速启动。大阻值的启动电阻可以被用来减少功耗,并且在应用
中可以简化启动电路的设计,实现可靠的启动。
工作电流
WS3253 具有很低的工作电流(2mA)。低工作电流,以
及多模式控制电路可以有效地提高开关电源的转换效率。
CC/CV 工作
WS3253 具有高精度的 CC/CV 特性。对于电池充电器,
首先工作在 CC 模式,直到几乎充满时,平滑的转化为 CV 模
式;对于电源适配器,常态时基本处于 CV 模式,CC 模式仅
图 2 改变 Rs 调节输出功率
提供限流保护。
工作频率
WS3253 的振荡频率由负载情况和工作模式共同决定。在
工作原理
WS3253 具有高精度的 CC/CV 特性,设计时需保证系统
最大输出功率时,振荡器频率设定在 67.5kHZ。在 DCM 下,
工作在 DCM 模式。在 DCM 下,输出电压由辅助边来感应。
最大输出功率由下式给出:
在开关管导通时,负载电流由输出滤波电容 Co 提供,原边线
PoMAX 
圈中的电流线性上升。在开关管关断时,原边电流传递到次边,
1
2
LP FSW I P
2
其中 LP 是原边电感,IP 是原边峰值电流。
并被放大:
在 CC 模式下,原边电感 LP 的改变会导致最大输出功率
PoMAX 和恒定输出电流的改变。为补偿由于原边电感变化而导
致功率的变化, FSW 需由内部环路锁定为
辅助绕组感应输出电压,由下式给出:
FSW 
1
2TDemag
由于 TDemag 与原边电感 LP 成反比,所以 LPFSW 是恒定的,因
其中△V 是输出二极管两边的压降。
此在 CC 模式下,最大输出功率与输出电流是恒定的,不会由
辅助线圈与 INV 间接有电阻分压网络,在去磁末端,辅助边
于原边电感的改变而改变。原边电感变化在±10%间可以补偿。
电压被采样且在下次被采样前恒定。采样电压与 2V 参考电压
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WS3253 Product Description
频率抖动技术
栅极驱动
WS3253 使用了频率抖动技术,可以很好的改善开关电
源系统的 EMI 性能。
太弱的栅驱动强度会导致过大的开关损失,而太强的驱动
会产生过大的 EMI。WS3253 通过内建图腾柱栅极驱动电路
的优化设计,实现了输出强度和死区时间控制两者之间的良好
电流检测和前沿消隐
折中。从而可以更容易的设计出理想的低待机损耗和 EMI 系
WS3253 内部具有逐周期电流限制(Cycle-by-Cycle Current
统。WS3253 还在栅极驱动输出端内置了 12V 的嵌位电路,
Limiting)功能。开关电流通过检测电阻输入到 CS 引脚。引
有效地保护了内置高压功率 MOSFET 开关管。
脚内部 的前沿消 隐电路可 以消除 MOSFET 开启瞬 间由于
snubber 二极管反向恢复造
保护控制
成的感应电压毛刺,因此 CS 输入端的外接 RC 滤波电路可以
WS3253 提供了全面的保护特性,系统可以获得最高可
省去。限流比较器在消隐期间被禁止而无法关断内置功率
靠性。其中包括逐周期限流保护(OCP),片上 VCC 过压嵌
MOSFET。PWM 占空比由电流检测端的电压和 EA 输出端的
位以及低压关断(UVLO)。
电压决定。
通过内置的可编程输出线压降补偿实现了好的负载调整率。
当 VCC 低于 UVLO 门限电压时器件重启。VCC 高于阈值时
将嵌位。当 VCC 低于 UVLO 门限的时候,MOSFET 被关断,
可编程的输出线压降补偿
WS3253 使用了可编程的输出线压降补偿,极大地提高
器件随后进入上电启动程序。
了负载调整率。在 INV 端由于内部电流流入分压电阻产生压
降,而电流的大小与 COMP 端的电压成反比,所以该压降与
输出负载电流成反比,当负载电流从满载到空载下降时,INV
端的压降是增长的。通过对分压电阻阻值的调整实现可编程的
输出线压降补偿。
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封装信息
SOP-8 封装外观图
B2
A1
A2
0.5* 0.125± 0. 05
球形标记
D
D1
B
B1
A
C4
A3
R2
C
C1
C2
θ2
θ4
C3
R1
θ1
θ3
Winsemi
Dimensions in Millimeters
Symbol
Dimensions in Inches
Min
Max
Min
Max
A
4.70
5.10
0.185
0.201
B
3.70
4.10
0.146
0.161
C
1.30
1.50
0.051
0.059
A1
0.35
0.48
0.014
0.019
A2
1.27TYP
0.05TYP
A3
0.345TYP
0.014TYP
B1
5.80
B2
6.20
0.228
5.00TYP
0.244
0.197TYP
C1
0.55
0.70
0.022
0.028
C2
0.55
0.70
0.022
0.028
C3
0.05
0.225
0.002
0.009
C4
0.203TYP
0.008TYP
D
1.05TYP
0.041TYP
D1
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0.40
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DIP8封装外观图
D2
θ1
C1
C
C4
θ2
C2
C3
θ3
A2
A5
A1
D1
A3
D
A4
B
A
Winsemi
Dimensions in Millimeters
Symbol
Min
Max
Min
Max
A
9.00
9.50
0.354
0.374
B
6.10
6.60
0.240
0.260
C
3.0
3.4
0.118
0.134
A1
1.474
1.574
0.058
0.062
A2
0.41
0.53
0.016
0.021
A3
2.44
2.64
0.096
0.104
A4
0.51TYP
0.02TYP
A5
0.99TYP
0.04TYP
C1
6.6
C2
7.30
0.260
0.50TYP
0.287
0.02TYP
C3
3.00
3.40
0.118
0.134
C4
1.47
1.65
0.058
0.065
D
7.62
9.3
0.300
0.366
D1
0.24
0.32
0.009
0.013
D2
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7.62TYP
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注意事项
1.购买时请认清公司商标,如有疑问请与公司本部联系。
2.在电路设计时请不要超过器件的绝对最大额定值,否则会影响整机的可靠性。
3.本说明书如有版本变更不另外告知。
联系方式
深圳市稳先微电子有限公司
公司地址:深圳市福田区车公庙天安数码城创新科技广场二期东座1002
邮编: 518040
总机:+86-755-8250 6288
传真:+86-755-8250 6299
网址:www.winsemi.com
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