WS2259 Product Description 开关电源控制器集成电路 特点 Burst Mode 功能 低启动电流（4uA） 低工作电流（1.7mA） 低待机电流(0.8 mA)，待机功耗 概述 WS2259 是一款高集成度、高性能的电流模式 PWM 控制器 芯片。适用于电源适配器等中小功率的开关电源设备。 为了降低待机功耗，满足更高的绿色环保标准，芯片提供了 小于 100mW 脉冲模式（Burst Mode）功能、极低的启动电流和工作电流。脉 内置前沿消隐 内置同步斜坡补偿 电流模式工作 外部可编程的 PWM 开关频率 逐周期电流限制保护（OCP） 过温保护（OTP） 软启动功能（Soft-start） VDD 过压嵌位保护 低电压关闭功能（UVLO） 栅驱动输出电压嵌位（13V） 软驱动功能（Soft-driver） 频率抖动功能 恒定输出功率限制 过载保护（OLP） 工作时不产生音频噪声 冲模式即在轻载或者无负载情况下，WS2259 可以线性地降低芯 片的开关频率，因此减少开关的损耗；同时通过优化设计， WS2259 具有极低的启动电流和工作电流，不仅有利于启动电路 设计，而且启动电路中可以使用大阻值的启动电阻，以降低功耗， 提高功率转换效率。 WS2259 内置的同步斜坡补偿电路，防止 PWM 控制器在高 占空比工作时候可能产生的谐波振荡。WS2259 在电流采样输入 引脚端内置了前沿消隐功能，能有效去除电流反馈信号中的毛刺。 有助于减少外部元器件数量，降低系统的整体成本。 WS2259 提供了多种全面的可恢复保护模式，其中包括：逐 周期电流限制保护（OCP）、过载保护（OLP）、过温保护（OTP） 、 VDD 电压的过压嵌位、以及低压关闭（UVLO）。其中，为了更 好的保护外部 MOSFET 功率管，栅极驱动输出电压被嵌位在 13V。 WS2259在图腾柱栅极驱动输出端使用了频率抖动技术和软 开关控制技术，可以很好的改善开关电源系统的EMI性能。通过 优化设计，当芯片的工作频率低于20KHz的情况下，音频能量可 以降低到最小值。因此，音频噪声性能可以获得很大的改善。 应用领域 WS2259芯片可以作为线性电源或者RCC模式电源的最佳替 通用的开关电源设备以及离线 AC/DC 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 反激式电源转换器： 电源适配器 机顶盒电源 开放式开关电源 成本。 WS2259提供6-Pin的SOT23-6的封装形式。 WT-DSY005-Rev.A2 May.2014 WINSEMI MICROELECTRONICS WINSEMI MICROELECTRONICS Copyright@Winsemi Microelectronics Co., Ltd., All right reserved. WINSEMI MICROELECTRONICS WINSEMI MICROELECTRONICS WINSEMI MICROELECTRONICS 0612 WS2259 Product Description 典型应用图 EMI Filter AC IN DC OUT VDD GATE RI WS2259 SENSE FB GND 引脚定义与器件标识 WS2259提供了6-Pin 的SOT23-6封装，顶层如下图所示： 2259：Product Code X：产品编码 YM：生产日期 XX：内部品质管控代码 引脚功能说明 引脚号 SOT23-6 引脚名 引脚类型 功能说明 GATE 6 驱动输出 图腾柱栅极驱动输出引脚。 用于驱动外接的 MOSFET 开关管 VDD 5 电 电源 NC 3 SENSE 4 电流监测 RI 3 频率设定 空 源 引 脚 6 FB 2 反馈输入 GND 1 地 WINSEMI MICROELECTRONICS 电流监测反馈输入引脚。用于判断是否达到限流值。 内部振荡频率设定引脚。RI 和 GND 之间所接的电阻决定片的工 作频率。 NC www.winsemi.com 悬空引脚 空 WINSEMI 引 MICROELECTRONICS Tel : +86-755-8250 6288 脚 悬空引脚 反馈输入引脚。其输入电平值与 4 脚的电流侦测值共同确 定 PWM 控制信号的占空比。 如果 FB 端的输入电压大于设定 的 阈值电压，则内部的保护电路会自动关断 PWM 输出。 地 WINSEMI MICROELECTRONICS Fax : +86-755-8250 6299 WINSEMI MICROELECTRONICS WINSEMI MICROELECTRONICS 2/10 WS2259 Product Description 电路内部结构框图 GND RI OTP 振荡器 软开关 控制电路 驱动 输出 GATE 触发器和 逻辑 clamp 电路 软启动 OCP 比较电路 VDD PWM比 较 器 斜坡 补偿 UVLO SENSE 分压器 过载 保护 内部电源 产生电路 前沿消隐 电路 FB Burst Mode 订购信息 封装形式 芯片表面标识 采购器件名称 6-Pin SOT23-6, Pb-free 2259 WS2259YP 推荐工作条件 参数 值 VDD 供电电压 RI 电阻值 操作温度TA WINSEMI MICROELECTRONICS www.winsemi.com WINSEMI MICROELECTRONICS Tel : +86-755-8250 6288 WINSEMI MICROELECTRONICS Fax : +86-755-8250 6299 WINSEMI 单位 10~30 V 100 Kohm -20~85 ℃ MICROELECTRONICS WINSEMI MICROELECTRONICS 3/10 WS2259 Product Description 极限参数 参数 极限值 DC 供电电压（VDD） 单位 30 V FB 引脚输入电压（FB） -0.3~7 V SENSE 引脚输入电压 （VSENSE） -0.3~7 V RI 引脚输入电压 （VRT） -0.3~7 V 操作节点温度 （TJ） -20~150 ℃ 保存温度 （TSTG） -40~150 ℃ VDD clamp 电压 （VCV） 31 V VDD DC clamp 电流 （ICC） 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。 ESD 参数 符号 参数 值 单位 VESD_HBM 人体模型 3000 V VESD_MM 机器模型 300 V 电气特性参数 symbol parameter Test condition Min Typ Max Unit 30 V Supply Voltage (VDD) VDD_OP Operation voltage UVLO_ON Turn on threshold Voltage 7 8 9 V UVLO_OFF Turn-off threshold Voltage 13.5 14.5 15.5 V I_VDD_ST Start up current 4 10 uA I_VDD_OP Operation Current 3.0 mA VDD=13V,RI=100K VDD=16V,RI=100K,VFB=3V， 0.6 GATE with 1nF to GND VDD_OVP VDD_Clamp VDD Zener Clamp Voltage IVDD=10mA 29 V 31 V Feedback Input Section VFB_Open VFB Open Loop Voltage VDD=16V,FB open, 5.4 5.9 6.4 V IFB_Short FB Pin Short Current FB Shorted to GND 0.3 0.45 0.6 mA VTH_PL Power limiting FB Threshold VDD=16V, RI=100K 3.2 3.65 4.0 V TD_PL Power limiting Debounce VDD=16V,FB open,RI=100KΩ 48 60 72 ms ZFB_IN Input Impedance VDD=16V,FB=2V/3V,CS open 11.5 14.5 18 kΩ Max_Duty Maximum duty cycle VDD=16V,FB open, CS=0,RI=100KΩ 72 77 82 % Current Sense Section TLEB Leading edge Blanking Time TD_OC OCP control delay WINSEMI MICROELECTRONICS www.winsemi.com WINSEMI GATE with 1nF to GND MICROELECTRONICS Tel : +86-755-8250 6288 WINSEMI MICROELECTRONICS Fax : +86-755-8250 6299 WINSEMI MICROELECTRONICS 330 ns 70 ns WINSEMI MICROELECTRONICS 4/10 WS2259 Product Description TTH_OC FB＝3.2V OCP threshold 0.675 0.725 0.775 V 60 65 70 khz Oscillator Section Fosc Frequency VDD=16V,RI=100K,,FB=3.2V Jitter period For 65K 4 ms ±5 % VDD=8.1V,RI=100K, FB=1V 22 khz TEMP = -20 to 85℃ 5 % Frequency variation versus VDD VDD = 12 to 25V 5 % RI voltage VDD=16V, RI=100KΩ,CS=1V Jitter range Fosc_BM Burst mode frequency Frequency ∆f_temp variation versus temp. Deviation ∆f_VDD RI Section V_RI 1.94 2 2.06 V Thermal protection T_shutdown Thermal shutdown temperature 150 ℃ GATE Output Section VOL Output voltage Low VDD = 16V, Io = -20mA VOH Output voltage high VDD = 16V, Io = 20mA 9 VClamp Output clamp voltage VDD = 20V 11 Tr Rising time VDD = 16V, GATE with 1nF to GND 250 ns Tf Falling time VDD = 16V, GATE with 1nF to GND 75 ns WINSEMI MICROELECTRONICS www.winsemi.com WINSEMI MICROELECTRONICS Tel : +86-755-8250 6288 WINSEMI MICROELECTRONICS Fax : +86-755-8250 6299 WINSEMI 0.8 MICROELECTRONICS V V 13 WINSEMI 14.5 V MICROELECTRONICS 5/10 WS2259 Product Description 典型特征参数 UVLO _ up VS TEMP 7. 6 7 . 58 7 . 56 7 . 54 7 . 52 7. 5 7 . 48 7 . 46 7 . 44 7 . 42 - 40 14 . 6 14 . 55 UVLO_up(V) UVLO_DW(V) UVLO _ DW VS TEMP 14 . 5 14 . 45 14 . 4 14 . 35 0 40 80 14 . 3 - 40 120 0 40 TEMP ( °C ) TEMP ( °C ) I_ V D D_ O P V S V D D 120 I_ s t a r t u p V S V D D 2. 5 20 I_startup(uA) 2 I_VDD_OP(mA) 80 1. 5 1 0. 5 15 10 5 0 0 0 7 14 21 0 28 2 4 6 8 10 12 14 V D D( V) V D D( V) Fosc vs Temperature Fosc(KHz) 6 5. 5 6 5. 0 6 4. 5 6 4. 0 6 3. 5 6 3. 0 6 2. 5 6 2. 0 -2 5 5 35 65 95 125 Temperature(℃) WINSEMI MICROELECTRONICS www.winsemi.com WINSEMI MICROELECTRONICS Tel : +86-755-8250 6288 WINSEMI MICROELECTRONICS Fax : +86-755-8250 6299 WINSEMI MICROELECTRONICS WINSEMI MICROELECTRONICS 6/10 WS2259 Product Description 功能描述 的状态以减少功耗，从而尽可能地减少待机功耗。在进入 burst WS2259是一款高集成度、高性能的电流模式PWM控制器芯 mode 后芯片工作电流只有 800uA,待机功耗小于 100mW。高 片。适用于电源适配器等中小功率（30W）的开关电源设备与 频开关的特性也减少了工作时的音频噪声。 开关电源转换器。极低的启动电流与工作电流、以及轻载或者 无负载情况下的burst mode功能，都能有效的降低开关电源系 振荡器 统的待机功耗，提高功率转换效率。内置的同步斜坡补偿、反 RI 和 GND 之间的电阻值决定了电流源对内部的电容的充放 馈引脚的前沿消隐等功能不仅能减少开关电源系统的元器件 电时间，从而确定了 PWM 的核心振荡频率。RI 和开关频率 数目，还增加了系统的稳定性，避免谐波振荡的产生。WS2259 之间的关系根据以下公式决定：（通常的工作情况下，RI 取 还提供了多种全面的可恢复保护模式。主要特点功能描述如 Kohm 的级别） 下。 FOSC 6500 Khz RIKohm 启动电流和启动控制 WS2259 的启动电流设计得很小（4uA） ，因此 VDD 能很快充 若 RI 脚悬空，则芯片内部设定工作频率为 50KHz 电上升到脱离 UVLO 的域值电压以上，器件可以实现快速启 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。对于一个典型的通 用 的 AC/DC 电 源 适 配 器 设 计 （ 输 入 电 压 范 围 90VAC-264VAC），一个 2MΩ，0.125W 启动电阻可以和一个 电流检测和前沿消隐 WS2259内部 具有 逐周 电流限 制（ Cycle-by-Cycle Current Limiting）功能。开关电流通过检测电阻输入到SENSE引脚。 引脚内部的前沿消隐电路可以消除MOSFET开启瞬间由于 snubber二极管反向恢复造成的感应电压毛刺，因此SENSE VDD 电容一起提供快速和低功耗的启动设计方案。 输入端的外接RC滤波电路可以省去。限流比较器在消隐期间 被禁止而无法关断外部MOSFET。PWM占空比由电流检测端 工作电流 WS2259具有很低的的工作电流（1.7mA）。可以有效地提高开 的电压和FB输入端的电压决定。 关电源的转换效率，并且可以降低对VDD保持电容的要求。 内部同步斜坡补偿 PWM 产生过程中，内置的斜坡补偿电路可以在电流检测输入 软启动（Soft-start） 在芯片上电时，过流保护阈值会分 8 步逐步上升，每步持续时 间为 32 个开关周期，从而有效抑制了启动时的电流尖峰，降 端的电压基础上叠加斜坡电压。这极大地增强了 CCM 下闭环 的稳定性，避免了谐波振荡，减少了输出纹波电压。 低了元件的应力，使系统工作更加稳定。 栅极驱动 WS2259 的 GATE 引脚连接到外部 MOSFET 的栅极以实现开 脉冲模式（Burst Mode） 在无负载或者轻负载的情况下，开关电源中的大部分功耗来自 于 MOSFET 的开关损耗、变压器的磁心损耗、以及缓冲电路 的损耗。功耗的大小与一定时间内 MOSFET 的开关次数成正 关控制。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。WS2259 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 良好折中。优越的软开关技术有效地抑制了每个周期开启时的 比。减少开关次数也就减少了功耗，节约了能源。 WS2259 内置的 Burst Mode 功能，可以根据负载情况自动调 节开关模式。当系统处于无负载或者轻/中负载下，FB 端的输 入电压会处于脉冲模式（Burst Mode）的域值电压之下。根 电流尖峰，从而可以更容易的设计出理想的低待机损耗和 EMI 系统。WS2259 还在栅极驱动输出端内置了 13V 的嵌位电路， 有效地保护了外接 MOSFET 开关管并进一步降低损耗。 据这个判断依据，器件进入脉冲模式控制。栅极驱动输出端只 有在 VDD 电压低于预先设定的电平值，或者 FB 输入端被激 活的情况下才会有输出。其他情况下，栅极驱动输出保持长关 WINSEMI MICROELECTRONICS www.winsemi.com WINSEMI MICROELECTRONICS Tel : +86-755-8250 6288 WINSEMI 保护控制 WS2259 提供了全面的保护特性，系统可以获得最高可靠性。 MICROELECTRONICS Fax : +86-755-8250 6299 WINSEMI MICROELECTRONICS WINSEMI MICROELECTRONICS 7/10 WS2259 Product Description 其中包括逐周限流保护（OCP），过载保护（OLP），过温保 制阈值大于 TD_PL 时，控制电路将关断 MOSFET 输出。当 护（OTP），片上 VDD 过压嵌位以及低压关断（UVLO）。 VDD 低于 UVLO 门限电压时器件重启。VDD 高于阈值时将嵌 WS2259 内置的 OCP 保护电路可以有效地检测 PWM 控制信 位。当 VDD 低于 UVLO 门限的时候，MOSFET 被关断，器 号的占空比。在输出过载的情况下，FB 输入电压超过功率限 件随后进入上电启动程序。 WINSEMI MICROELECTRONICS www.winsemi.com WINSEMI MICROELECTRONICS Tel : +86-755-8250 6288 WINSEMI MICROELECTRONICS Fax : +86-755-8250 6299 WINSEMI MICROELECTRONICS WINSEMI MICROELECTRONICS 8/10 WS2259 Product Description 封装信息 SOT23-6 封装外观图 Unit:mm A C2 B1 B θ1 θ B2 A2 R C D R1 θ2 C1 θ3 R2 D1 D3 D2 A1 Winsemi Dimensions in Millimeters Symbol Dimensions in Inches Min Max Min Max A 2.72 3.12 0.107 0.123 B 1.40 1.80 0.055 0.071 C 1.00 1.20 0.039 0.047 A1 0.90 1.00 0.035 0.039 A2 0.30 0.50 0.012 0.020 B1 2.60 3.00 0.102 0.118 B2 0.119 0.135 0.005 0.005 C1 0.03 0.15 0.001 0.006 C2 0.55 0.75 0.022 0.030 D 0.03 0.13 0.001 0.005 D1 0.30 0.60 0.012 0.024 D2 0.25TYP D3 WINSEMI 0.60 MICROELECTRONICS www.winsemi.com WINSEMI 0.70 MICROELECTRONICS Tel : +86-755-8250 6288 0.01TYP WINSEMI MICROELECTRONICS Fax : +86-755-8250 6299 0.024 WINSEMI MICROELECTRONICS 0.028 WINSEMI MICROELECTRONICS 9/10 WS2259 Product Description 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 WINSEMI MICROELECTRONICS www.winsemi.com WINSEMI MICROELECTRONICS Tel : +86-755-8250 6288 WINSEMI MICROELECTRONICS Fax : +86-755-8250 6299 WINSEMI MICROELECTRONICS WINSEMI MICROELECTRONICS 10/10