WS2299 Product Description 开关电源控制器集成电路 特点 概述 � Burst Mode 功能 WS2299 是一款高集成度、高性能的电流模式PWM控制器芯 � 低启动电流（6.5uA） 片。适用于电源适配器等中小功率的开关电源设备。 � 低工作电流（2.3mA） 为了降低待机功耗，满足更高的绿色环保标准，芯片提供了脉 � 内置前沿消隐 冲模式（Burst Mode）功能、极低的启动电流和工作电流。脉 � 4ms 软启动(Soft-start) 冲模式即在轻载或者无负载情况下， WS2299 可以线性地降 � 软驱动功能(Soft-driver) 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， � 可选的 latch 功能(OLP、OTP、OVP 任意 WS2299具有极低的启动电流和工作电流，不仅有利于启动电 组合) 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 � 内置同步斜坡补偿 功耗，提高功率转换效率。WS2299 内置的同步斜坡补偿电 � 内置 0CP 补偿 路，防止PWM 控制器在高占空比工作时候可能产生的谐波振 � 电流模式工作 荡。WS2299 在电流采样输入引脚端内置了前沿消功能，能 � 可恢复的过温保护（OTP） 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 � 逐周期电流限制保护（OCP） 量，降低系统的整体成本。 � 可选择内建的系统 VDD 过压保护（OVP）， WS2299提供了多种全面的可恢复保护模式，其中包括：逐周 � 低电压关闭功能（UVLO） 期电流限制保护（OCP）、过载保护（OLP）、温度保护（OTP） 、 � 栅驱动输出电压嵌位（12V） VDD过压保护（OVP）、以及低压关闭（UVLO）。其中，为 � 频率抖动功能 了更好的保护外部MOSFET功率管，栅极驱动输出电压被钳位 � 恒定输出功率限制 在12V。 � 可恢复的过载保护（OLP） WS2299 内部的OCP 阈值斜率针对65KHz 开关频率的应用 � 工作时不产生音频噪声 进行了优化，通过电源线电压的补偿确保在通用的AC 输入范 围内获得恒定的输出功率限制。 WS2299 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 应用领域 善开关电源系统的EMI 性能。通过优化设计，当芯片的工作频 通用的开关电源设备以及离线 AC/DC 反激式电 率低于20KHz 的情况下，音频能量可以降低到最小值。因此， 源转换器： 音频噪声性能可以获得很大的改善。芯片可以作为线性电源或 � 笔记本电源适配器 者RCC 模式电源的最佳替代产品，从而提高开关电源系统的 � 机顶盒电源 整体性能，并有效地降低系统成本。 � 开放式开关电源 WS2299 提供8-Pin 的SOP8 与DIP8 的封装形式。 � 电池充电器 � 打印机电源 W/T-S/D009-Rev.A/1 Jul.2013 WIN SEM I M ICROELECTRON ICS WIN SEM I M ICROELECTRON ICS Copyright@Winsemi Microelectronics Co., Ltd., All right reserved. WIN SEM I M ICROELECTRON ICS WIN SEM I M ICROELECTRON ICS WIN SEM I M ICROELECTRON ICS 0112 WS2299 Product Description 典型应用图 V+ L EM I Filtler N V- 1 G ND 2 3 4 FB V IN NC G AT E VDD S E NS E RT 8 7 6 5 引脚定义与器件标识 WS2299 提供了 8-Pin 的 DIP8 和 SOP8 封装，顶层如下图所示： 1 GND 8 7 2 FB 3 D IP 8 SOP8 S 为 SOP8; D 为 DIP8 P 为无铅品 G AT E A: 产品编码 VDD 6 V IN SENSE 4 WS2299S8/D8P AXB YM 5 B：地域代码 YM：年代码，月代码 RT N C X：内部代码 引脚功能说明 引脚名 引脚号 引脚类型 功能说明 GND 1 地 FB 2 反馈输入 VIN 3 启动输入 NC 4 悬空 RT 5 温度检测 温度监测输入引脚。通过一个 NTC 电阻连接到地. SENSE 6 电流监测 电流监测输入引脚。连接到 MOSFET 电流监测电阻端。 VDD 7 电源 GATE 8 驱动输出 地 反馈输入引脚。其输入电平值与第6 引脚的电流监测值共同确 定PWM 控制信号的占空比。如果FB 端的输入电压大于某个设 定的阈值电压，则内部的保护电路会自动关断 PWM 输出。 通过一个高阻值的电阻连接到整流器的输出端，启动器件进入 工作状态；同时该电压被采样，以产生线电压补偿。 悬空脚 电源。 图腾柱栅极驱动输出引脚。用于驱动外接的MOSFET开关管。 内部具有电压钳位电路（12V）。 W/T-S/D009-Rev.A/1 Jul.2013 WIN SEM I M ICROELECTRON ICS WIN SEM I M ICROELECTRON ICS Copyright@Winsemi Microelectronics Co., Ltd., All right reserved. WIN SEM I M ICROELECTRON ICS WIN SEM I M ICROELECTRON ICS WIN SEM I M ICROELECTRON ICS 0112 WS2299 Product Description 电路内部结构框图 GND NC 100K 振荡器 c la m p 触发器和 逻 辑 电 路 驱 动 输 出 软开关 控制电路 V IN 线电压补偿 和O C P 比 较 电 路 VDD OVP/ UVLO PW M比 较 器 内部电源 产生电路 G AT E 前沿消隐 电 路 斜 波 补 偿 SENSE 分压器 过 载 保 护 FB Burst Mode 过 温 保 护 RT 订购信息 封装形式 芯片表面标识 采购器件名称 8-Pin DIP8, Pb-free，Have OVP WS2299D8P WS2299D8P 8-Pin SOP8, Pb-free，Have OVP WS2299S8P WS2299S8P 推荐工作条件 (symbol) 符号(symbol) parameter 参数（parameter parameter） value 值（value value） unit 单位（unit unit） VDD VDD 供电电压 12~23 V TA 操作温度 -20~85 ℃ 极限参数 (symbol) 符号(symbol) parameter 参数（parameter parameter） 极限值 unit 单位（unit unit） VDD DC 供电电压 30 V VFB FB 引脚输入电压 -0.3~7 V VSENSE SENSE 引脚输入电压 -0.3~7 V VRT RT 引脚输入电压 -0.3~7 V TJ 操作节点温度 -20~150 ℃ TSTG 保存温度 -55~150 ℃ VCV VDD clamp 电压 36 V ICC VDD DC clamp 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。 WIN SEM I M ICROELECTRON ICS www.winsemi.com WIN SEM I M ICROELECTRON ICS Tel : +86-755-8250 6288 WIN SEM I M ICROELECTRON ICS Fax : +86-755-8250 6299 WIN SEM I M ICROELECTRON ICS WIN SEM I M ICROELECTRON ICS 3/12 WS2299 Product Description 电气特性参数 条件：TA=25℃，VDD=16V（除非特别注明） symbol parameter Conditions Min I_VDD_Startup VDD startup current I_VDD_Operation Operation Current UVLO(ON) VDD under voltage lockout enter 9.5 10.5 11.5 V UVLO(OFF) VDD under voltage lockout exit 16 17 18.5 V OVP(ON) VDD Over Voltage Protection Enter 23.5 25 26.5 V OVP(OFF) VDD Over Voltage Protection Exit 21.5 23.2 24.7 V TD_OVP OVP Debounce time VDD_Clamp VDD Clamp Voltage VDD=15V ， measure current into VDD FB=3V Typ Max Unit 6.5 20 uA 2.3 mA 80 us I(VDD)=5mA 36 V ΔVFB/ΔVCS 2.6 V/V 6 V 0.8 mA Feedback Input Section(FB Pin) AVCS PWM Input Gain VFB_Open VFB Open Voltage IFB_Short FB pin short current VTH_FM Green Mode FB Threshold Voltage 2.5 V VTH_BM Burst Mode FB Threshold Voltage 1.9 V VTH_PL Power Limiting FB Threshold 4.4 V TD_PL Power limiting Debounce Time 80 mSec ZFB_IN Input Impedance 7.5 kohm 300 nSec 39 kohm 120 nSec Short FB pin to GND Current Sense Input(Sense Pin) Sense Input Leading Edge Blanking T_blanking Time Zsense_IN Sense Input impedance Over Current Detection and Control TD_OC Delay Current Limiting Threshold at No VTH_OC_0 Compensation Current VTH_OC_1 Limiting Threshold Compensation at CL=1nF at GATE I(VIN)=0uA 0.85 I(VIN)=150uA 0.9 0.95 V 0.81 V Oscillator Fosc Normal Oscillation Frequency 60 ∆f_Temp Frequency Temperature Stability -20℃ to 100℃ 5 % ∆f_VDD Frequency Voltage Stability VDD = 12 to 24V 5 % F_BM Burst mode Base frequency 22 KHz DC_max Maximum Duty Cycle 75 65 80 70 khz 85 % 0.3 V Gate Drive Output VOL Output low level Io = -20mA，VCC=16V VOH Output high level Io = +20 mA VG_Clamp Output Clamp Voltage Level VDD=20V 12 V T_r Output rising time CGATE=1nF 202 ns T_f Output falling time CGATE=1nF 50 ns 11 V Over Temperature Protection WIN SEM I M ICROELECTRON ICS www.winsemi.com WIN SEM I M ICROELECTRON ICS Tel : +86-755-8250 6288 WIN SEM I M ICROELECTRON ICS Fax : +86-755-8250 6299 WIN SEM I M ICROELECTRON ICS WIN SEM I M ICROELECTRON ICS 4/12 WS2299 Product Description I_RT Output Current of RT Pin 70 VTH_OTP OTP Threshold Voltage VTH_OTP_off OTP Recovery Threshold Voltage TD_OTP V_RT_Open 1 1.065 uA 1.13 V 1.165 V OTP De_bounce Time 100 uSec RT Pin Open Voltage 3.5 V 35 uA Latch section I_VDD_latch VDD current when latch VDD_latch_release De-latch voltage VDD=7.2V 5 6 7 V 3 % Frequency Shuffling Frequency Δf_OSC Modulation range -3 /Base frequency Freq_Shuffling WIN SEM I Shuffling Frequency M ICROELECTRON ICS www.winsemi.com WIN SEM I 32 M ICROELECTRON ICS Tel : +86-755-8250 6288 WIN SEM I M ICROELECTRON ICS Fax : +86-755-8250 6299 WIN SEM I M ICROELECTRON ICS WIN SEM I HZ M ICROELECTRON ICS 5/12 WS2299 Product Description 典型特征参数 VDD Starup Current vs Temperature VDD Start Current vs voltage 12 8 Istartup(uA) Start-up Current (uA) 10 6 4 2 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 VDD Voltage(V) Temperature(°C) VD D U VLO and O peration C urrent VDD UVLO(Enter)vs Temperture 1 0 .5 0 3 .0 1 0 .4 5 UVLO(Enter)(V) VDD Current(mA) 2 .5 2 .0 1 .5 1 .0 0 .5 1 0 .4 0 1 0 .3 5 1 0 .3 0 1 0 .2 5 0 .0 0 4 8 12 16 20 24 1 0 .2 0 -4 0 -2 0 0 20 40 60 80 100 120 80 100 120 Temperture(°C) VD D Voltage(V) Fose vs Temperature VDD UVLO(Exit)vs Temperture 6 5 .6 1 7 .2 1 7 .1 6 5 .4 Fose(KHz) UVLO(Exit)(V) 1 7 .0 1 6 .9 1 6 .8 1 6 .7 6 5 .2 6 5 .0 1 6 .6 1 6 .5 -4 0 6 4 .8 -2 0 0 20 40 60 80 100 120 -4 0 -2 0 Temperture(°C ) WIN SEM I M ICROELECTRON ICS www.winsemi.com WIN SEM I 20 40 60 Temperture(°C) M ICROELECTRON ICS Tel : +86-755-8250 6288 0 WIN SEM I M ICROELECTRON ICS Fax : +86-755-8250 6299 WIN SEM I M ICROELECTRON ICS WIN SEM I M ICROELECTRON ICS 6/12 WS2299 Product Description I_RT vs Temperature 7 0 .4 I_RT (uA) 7 0 .2 7 0 .0 6 9 .8 6 9 .6 6 9 .4 -4 0 -2 0 0 20 40 60 80 100 120 Temperature(°C) WIN SEM I M ICROELECTRON ICS www.winsemi.com WIN SEM I M ICROELECTRON ICS Tel : +86-755-8250 6288 WIN SEM I M ICROELECTRON ICS Fax : +86-755-8250 6299 WIN SEM I M ICROELECTRON ICS WIN SEM I M ICROELECTRON ICS 7/12 WS2299 Product Description 功能描述 芯片内部设置了正常工作频率为 65KHz，因此无需外置 WS2299 是一款高集成度、高性能的电流模式PWM控制 电阻。 器芯片。适用于笔记本电源适配器等中大功率的开关电源设备 与开关电源转换器。极低的启动电流与工作电流、以及轻载或 电流检测和前沿消隐 者无负载情况下的burst mode 功能，都能有效的降低开关电 WS2299 内部具有逐周电流限制（cycle-by-cycle current 源系统的待机功耗，提高功率转换效率。内置的同步斜坡补偿、 limiting）功能。开关电流通过检测电阻输入到SENSE 引脚。 反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 引脚内部的前沿消隐电路可以消除MOSFET开启瞬间由于 件数目，还增加了系统的稳定性，避免谐波振荡的产生。 snubber 二极管反向恢复造成的感应电压毛刺，因此SENSE WS2299 还提供了多种全面的可恢复保护模式。主要特点功 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 能描述如下： 被禁止而无法关断外部MOSFET。PWM 占空比由电流检测 端的电压和FB输入端的电压决定。 启动电流和启动控制 WS2299 的启动电流设计得很小(6.5uA)，因此VDD能很 内部同步斜坡补偿 快充电上升到脱离UVLO 的阈值电压以上，器件可以实现快 PWM 产生过程中，内置的斜坡补偿电路可以在电流检测 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 输入端的电压基础上叠加斜波电压。这极大地增加了CCM 下 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 闭环的稳定性，避免了谐波振荡，减少了输出纹波电压。 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 启动电可以和一个 VDD 电容一起提供快速和低功耗的启动设计方案。 栅极驱动 WS2299 的GATE引脚连接到外部MOSFET 的栅以实 现开关控制。太弱的栅驱动强度会导致过大的开关损失，而太 工作电流 强的驱动会产生过大的EMI。 WS2299 具有很低的的工作电流（2.3mA）。低工作电 WS2299 通过内建图腾柱栅极驱动电路的优化设计，实 流，以及burst mode 控制电路可以有效地提高开关电源的转 现了的输出强度和死区时间控制两者之间的良好折中。从而可 换效率；并且可以降低对VDD 保持电容的要求。 以更容易的设计出理想的低待机损耗和EMI 系统。WS2299 还在栅极驱动输出端内置了12V 的钳位电路，有效地保护了 Soft-start 软启动（Soft-start Soft-start） 外接MOSFET开关管。 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， 降低了元件的应力，使系统工作更加稳定。 过温保护 RT 与GND 之间串连一个NTC电阻，可以提供温度检测 和保护。NTC电阻值随周围环境的温度的升高而降低。随着一 Burst Mode 脉冲模式（Burst Mode） 个固定的内部电流IRT 流经该电阻，RT引脚上的电压会随着 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 环境温度的升高而降低。内部的OTP 电路在检测到该电压低 于VTH_OP 时被触发进而关断MOSFET。 电路的损耗。功耗的大小与一定时间内MOSFET 的开关次数 成正比。减少开关次数也就减少了功耗，节约了能源。 WS2299 内置的Burst Mode 功能，可以根据负载情况自动调 保护控制 WS2299 提供了全面的保护特性，系统可以获得最高可 节开关模式。当系统处于无负载或者轻/中负载下，FB 端的输 靠性。其中包括逐周限流保护（OCP），过载保护（OLP）， 入电压会处于脉冲模式（Burst Mode）的阈值电压（1.8V） 过温保护（OTP），片上VDD过压保护（OVP，可选），以 之下。根据这个判断依据，器件进入脉冲模式控制。栅极驱动 及低压关断（UVLO）。此外WS2299提供可选择的latch功能， 输出端只有在VDD 电压低于预先设定的电平值，或者并且FB OLP、OTP、OVP三个保护信号可任意组合选择latch功能， 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 芯片一旦进入latch状态，gate不发脉冲，且必须拔掉电源插头 出保持常关的状态以减少功耗，从而尽可能地减少待机功耗。 才能解除latch。当流入VIN 引脚的电流变大时，OCP 阈值会 高频开关的特性也减少了工作时的音频噪声。 自动降低。OCP阈值斜率调整有助于补偿由于过流检测和控 制延迟导致的AC 电压升高而增加的功率限制。通过WS2299 振荡器 推荐的OCP 补偿电路可以获得恒定的输出功率限制。 W/T-S/D009-Rev.A/1 Jul.2013 WIN SEM I M ICROELECTRON ICS WIN SEM I M ICROELECTRON ICS Copyright@Winsemi Microelectronics Co., Ltd., All right reserved. WIN SEM I M ICROELECTRON ICS WIN SEM I M ICROELECTRON ICS WIN SEM I M ICROELECTRON ICS 0112 WS2299 Product Description WS2299 内置的OCP 保护电路可以有效地检测PWM MOSFET。同样的，控制电路在检测到过温的情况时也会关 控制信号的占空比，并通过线电压的补偿确保在连续交流输入 闭MOSFET。WS2299 在温度低于迟滞温度值后恢复工作。 电压范围内获得恒定的输出功率限制。 VDD由变压器的次绕组输出提供。VDD 被钳位在36V。当 在输出过载的情况下，FB 电压被偏置得更高，当FB 输入超 VDD 低于UVLO 门限的时候，MOSFET被关断，器件随后进 过 功 率 限 制 的 阈 值 电 压 持 续 80ms ， 控 制 电 路 将 关 断 入上电启动程序。 WIN SEM I M ICROELECTRON ICS www.winsemi.com WIN SEM I M ICROELECTRON ICS Tel : +86-755-8250 6288 WIN SEM I M ICROELECTRON ICS Fax : +86-755-8250 6299 WIN SEM I M ICROELECTRON ICS WIN SEM I M ICROELECTRON ICS 9/12 WS2299 Product Description 封装信息 SOP8 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 θ4 θ2 C2 θ1 C3 θ3 R1 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 WIN SEM I 0.40 M ICROELECTRON ICS www.winsemi.com WIN SEM I 0.80 M ICROELECTRON ICS Tel : +86-755-8250 6288 WIN SEM I 0.016 M ICROELECTRON ICS Fax : +86-755-8250 6299 WIN SEM I M ICROELECTRON ICS 0.031 WIN SEM I M ICROELECTRON ICS 10/12 WS2299 Product Description -8 封装外观图 DIP DIP-8 D2 θ1 C1 C C4 θ2 C2 C3 θ3 D1 A2 A5 A3 A1 D A4 B A Winsemi Dimensions in Millimeters Symbol Dimensions in Inches 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 WIN SEM I 7.62TYP M ICROELECTRON ICS www.winsemi.com WIN SEM I M ICROELECTRON ICS Tel : +86-755-8250 6288 WIN SEM I 0.3TYP M ICROELECTRON ICS Fax : +86-755-8250 6299 WIN SEM I M ICROELECTRON ICS WIN SEM I M ICROELECTRON ICS 11/12 WS2299 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 WIN SEM I M ICROELECTRON ICS www.winsemi.com WIN SEM I M ICROELECTRON ICS Tel : +86-755-8250 6288 WIN SEM I M ICROELECTRON ICS Fax : +86-755-8250 6299 WIN SEM I M ICROELECTRON ICS WIN SEM I M ICROELECTRON ICS 12/12