WS2293A Product Description 开关电源控制器集成电路 特点 概述 低启动电流（4uA） WS2293A 是一款高集成度、高性能的电流模式 PWM 控制器 低工作电流（正常 1.7mA，空载 0.9mA） 芯片。适用于电源适配器等中小功率的开关电源设备。 待机功耗<75mw 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 电流模式工作 冲模式（Burst Mode）功能、极低的启动电流和工作电流。脉 专利的最优化降频与抖频性能 冲模式即在轻载或者无负载情况下，WS2293A 可以线性地降 专利的 RT 引脚节能技术 低芯片的开关频率，因此减少开关的损耗；空载节能和 RT 引 次边肖特基短路保护 脚节能的专利技术，使得 WS2293A 可以轻易实现低于 75mw 高精度的外部可编程的过温保护和 OVP 保护 的待机功耗，并使效率能优于能效六的要求。 逐周期电流限制保护（OCP） WS2293A 优化了降频与抖频的关系曲线，在频率降低时，抖 CS 开路保护 频范围不会随频率等比例降低，从而使得系统在中、轻载时 内置过温保护（OTP） EMI 得以有较大改善。此外 WS2293A 具有极宽的工作电压范 软启动功能（Soft-start） 围(7.7V-34V)，大大方便了变压器的设计和系统的兼容性。 内置 VDD 过压保护和嵌位 WS2293A 内置的同步斜坡补偿电路，防止 PWM 控制器在高 低电压关闭功能（UVLO） 占空比工作时候可能产生的谐波振荡。WS2293A 在电流采样 宽的工作电压范围(7.7V-34V) 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 栅驱动输出电压嵌位（13V） 的毛刺。有助于减少外部元器件数量，降低系统的整体成本。 软驱动功能（Soft-driver） WS2293A 提供了多种全面的可恢复保护模式，其中包括：逐 频率抖动功能 周期电流限制保护（OCP） 、过载保护（OLP） 、过温保护（OTP）、 恒定输出功率限制 VDD 电压的过压保护和嵌位、以及低压关闭（UVLO）、次边 过载保护（OLP） 肖特基短路保护；外部可编程的 OTP 和 OVP 具有很高的精度， 最大可驱动 60W 系统 同时具有 latch 功能；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。 WS2293A在图腾柱栅极驱动输出端使用了频率抖动技术和软 应用领域 开关控制技术，可以很好的改善开关电源系统的EMI性能。通 开关电源设备以及离线 AC/DC 反激式电源转换 过优化设计，当芯片的工作频率低于20KHz的情况下，音频能 器： 量可以降到最小值。因此，音频噪声性能可以获得很大的改善。 电源适配器 WS2293A芯片可以作为线性电源或者RCC模式电源的最佳替 机顶盒电源 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 开放式开关电源 统成本。 电池充电器 WS2293A 提供 6-Pin 的 SOT23-6 的封装形式。 WT-Y057-Rev.A0 Nov.2014 WINSEMI MICROELECTRONICS WINSEMI MICROELECTRONICS Copyright@Winsemi Microelectronics Co., Ltd., All right reserved. WINSEMI MICROELECTRONICS WINSEMI MICROELECTRONICS WINSEMI MICROELECTRONICS 0814 WS2293A Product Description 典型应用图 备注：虚线框中的 diode、zener 和 NTC 电阻为可选元件，用于外部可编程的 OTP 和 OVP。 引脚定义与器件标识 WS2293A 提供了 6-Pin 的 SOT23-6 封装，顶层如下图所示： 2293A：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 引脚名 引脚号 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 SENSE 4 电流监测 源 电流监测反馈输入引脚。用于判断是否达到限流值。 用于外部可编程的 OTP 和 OVP 设置； 通过二极管和 zener 连接到辅助绕组， RT 3 可用于精确的输出过压保护(OVP)；通过连接 NTC 电阻，可用于精确的过温 保护设定 保护(OTP)；不用时可悬空 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 FB 2 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 反馈输入 电路会自动关断 PWM 输出。 GND WINSEMI 1 MICROELECTRONICS www.winsemi.com 地 WINSEMI 地 MICROELECTRONICS Tel : +86-755-8250 6288 WINSEMI MICROELECTRONICS Fax : +86-755-8250 6299 WINSEMI MICROELECTRONICS WINSEMI MICROELECTRONICS 2/9 WS2293A Product Description 电路内部结构框图 GND VDD 5.5V Internal supply UVLO VDD_low VD D _ OVP OSC VDD_low OLP Burst mode FB Soft driver Logic VDD_low GATE OTP 100u OVP PWM CS 1 V I_save Slope comp LEB RT 2 .5 V OCP cla mp OTP SBD short 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 93AYMF WS2293AYP（SOT23-6） 推荐工作条件 符号(symbol) 参数（parameter） 值（value） 单位（unit） VDD VDD 供电电压 10~30 V TA 操作温度 -20~85 ℃ 符号(symbol) 参数（parameter） 极限值 单位（unit） VDD DC 供电电压 34.5 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 VRI RI 引脚输入电压 -0.3~7 V TJ 工作结温 -20~150 ℃ TSTG 保存温度 -40~150 ℃ VCV VDD 嵌位电压 35.5 V ICC VDD DC 嵌位电流 10 mA 极限参数 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。 WINSEMI MICROELECTRONICS www.winsemi.com WINSEMI MICROELECTRONICS Tel : +86-755-8250 6288 WINSEMI MICROELECTRONICS Fax : +86-755-8250 6299 WINSEMI MICROELECTRONICS WINSEMI MICROELECTRONICS 3/9 WS2293A Product Description ESD 参数 符号(symbol) 参数（parameter） 值（value） 单位（unit） VESD-HBM 人体模型 3 KV VESD-MM 机器模型 300 V 电气特性参数 Supply Voltage (VDD) symbol parameter Test condition Min Typ Max Unit 34 V VDD_OP Operation voltage UVLO_ON Turn on threshold Voltage 7.2 7.7 9.0 V UVLO_OFF Turn-off threshold Voltage 14.0 15.0 16.0 V I_VDD_ST Start up current 4 10 uA I_VDD_OP Operation Current 1.7 2.5 mA VDD=13V,RI=100K VDD=16V, VFB=3V GATE with 1nF to GND VDD_OVP VDD_Clamp VDD Zener Clamp Voltage IVDD=10mA VDD_latch Latch release threshold VDD fall from 16V@latch mode I_latch Ivdd @ latch mode VDD=7V @ latch mode 4.1 34.5 V 35.5 V 5.1 6.1 V 43 uA Feedback Input Section VFB_Open VFB Open Loop Voltage VDD=16V,FB open, 4.3 5.0 5.6 V IFB_Short FB Pin Short Current FB Shorted to GND 0.22 0.315 0.41 mA VTH_PL Power limiting FB Threshold VDD=16V 3.2 3.65 4.0 V TD_PL Power limiting Debounce VDD=16V，FB open 48 60 72 ms ZFB_IN Input Impedance VDD=16V，FB=2V/3V，CS open 13 16.5 20 kΩ Current Sense Section TLEB Leading edge Blanking Time 330 ns TD_OC OCP control delay GATE with 1nF to GND 70 ns VTH_OC OCP threshold FB＝3.4V 0.690 0.740 0.790 V Max_OC Max_OCP for line comp FB＝3.4V 0.9 0.95 1 V Vth_SBD CS threshold for SBD short VDD=16V Td_SBD Delay of SBD short protect 8 PWM cycle 2.0 V 8 CLK Oscillator Section Fosc Frequency VDD=16V，FB=3.2V 60 65 70 khz D_max Max duty VDD=16V，FB=3.2V 70 75 82 % Jitter period For 65K 4 ms Jitter range For 65K ±5 % VDD=16V, Fb fall from 2V to burst 22 khz TEMP = -20 to 85℃ 5 % Fosc_BM Burst mode frequency ∆f_temp Frequency WINSEMI MICROELECTRONICS www.winsemi.com variation WINSEMI versus MICROELECTRONICS Tel : +86-755-8250 6288 WINSEMI MICROELECTRONICS Fax : +86-755-8250 6299 WINSEMI MICROELECTRONICS WINSEMI MICROELECTRONICS 4/9 WS2293A Product Description temp. Deviation ∆f_VDD Frequency variation versus VDD VDD = 12 to 25V 5 % 150 ℃ Thermal protection T_shutdown Thermal shutdown temperature RT section I_RT RT source current VDD=16V，RT<1.1V Vth_OTP RT low protection Vth_OVP 95 100 105 uA VDD=16V，RT fall from 1.2V 0.95 1 1.05 V RT high protection VDD=16V，RT rise from 1.5V 2.0 2.5 3.0 V RT_float RT floating voltage VDD=16V 1.3 1.65 2 V I_RT_sink RT sink current @ clamp VDD=16V，RT=2.5V TD_RT Delay for RT protection 8 CLK cycle 0.2 mA 8 CLK 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 5/9 WS2293A Product Description 功能描述 的损耗。功耗的大小与一定时间内 MOSFET 的开关次数成正 WS2293A 是一款高集成度、高性能的电流模式 PWM 控制器 比。减少开关次数也就减少了功耗，节约了能源。 芯片。适用于电源适配器等中小功率（60W 以下）的开关电 WS2293A 内置的 Burst Mode 功能，可以根据负载情况自动 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 调节开关模式。当系统处于无负载或者轻/中负载下，FB 端的 轻载或者无负载情况下的 burst mode 功能，都能有效的降低 输入电压会处于脉冲模式（Burst Mode）的域值电压之下。 开关电源系统的待机功耗，提高功率转换效率，从而使得 根据这个判断依据，器件进入脉冲模式控制。栅极驱动输出端 WS2293A 可以满足能效 6 的效率要求，并实现待机功耗小于 只有在 VDD 电压低于预先设定的电平值，或者 FB 输入端被 75mW。内置的同步斜坡补偿、反馈引脚的前沿消隐等功能不 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 仅能减少开关电源系统的元器件数目，还增加了系统的稳定 关的状态以减少功耗，从而尽可能地减少待机功耗。高频开关 性，避免谐波振荡的产生。WS2293A 还提供了多种全面的可 的特性也减少了工作时的音频噪声。 恢复保护模式。主要特点功能描述如下。 优化的降频及抖频控制方法 启动电流和启动控制 WS2293A 内置了 65KHz 的最高工作频率，并优化了降频与 WS2293A 的启动电流设计得很小（4uA），因此 VDD 能很快 抖频的控制方法，传统的 PWM 控制 IC，其抖频范围会随频 充电上升到脱离 UVLO 的域值电压以上，器件可以实现快速 率的降低而线性地降低，从而导致在中、轻载时由于频率较低、 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 抖频范围很小，EMI 性能明显变差；WS2293A 采用专利技术， 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 优化了抖频与降频的关系曲线，使得在全负载范围内都能保持 通 用 的 AC/DC 电 源 适 配 器 设 计 （ 输 入 电 压 范 围 良好的 EMI 性能。 90VAC-264VAC），一个 2MΩ，0.125W 启动电阻可以和一个 VDD 电容一起提供快速和低功耗的启动设计方案。 工作电压 WS2293A 具有很宽的工作电压范围(7.7V-34V)，因此相同的 变压器参数可以满足不同输出电压规格的系统要求，从而方便 WS2259 WS2293A 了变压器的设计和提高了系统的兼容性。 工作电流 WS2293A 具有很低的的工作电流（65KHz 时为 1.7mA），在 待机时芯片电流降至 0.9mA。低工作电流，以及 burst mode 控制电路可以有效地提高开关电源的转换效率；并且可以降低 电流检测和前沿消隐 对 VDD 保持电容的要求。 WS2293A 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。 软启动（Soft-start） 引脚内部的前沿消隐电路可以消除 MOSFET 开启瞬间由于 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 snubber 二极管反向恢复造成的感应电压毛刺，因此 SENSE 间为 32 个开关周期，从而有效抑制了启动时的电流尖峰，降 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 低了元件的应力，使系统工作更加稳定 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。 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 内部同步斜坡补偿 于 MOSFET 的开关损耗、变压器的磁心损耗、以及缓冲电路 PWM 产生过程中，内置的斜坡补偿电路可以在电流检测输入 WINSEMI MICROELECTRONICS www.winsemi.com WINSEMI MICROELECTRONICS Tel : +86-755-8250 6288 WINSEMI MICROELECTRONICS Fax : +86-755-8250 6299 WINSEMI MICROELECTRONICS WINSEMI MICROELECTRONICS 6/9 WS2293A Product Description 端的电压基础上叠加斜坡电压。这极大地增强了 CCM 下闭环 栅极驱动 的稳定性，避免了谐波振荡，减少了输出纹波电压。 WS2293A 的 GATE 引脚连接到外部 MOSFET 的栅极以实现 开关控制。太弱的栅驱动强度会导致过大的开关损失，而太强 CS 开路及次边肖特基短路保护 的驱动会产生过大的 EMI。WS2293A 通过内建图腾柱栅极驱 当 CS 开路时，上电后 WS2293A 将不会发出任何脉冲；当次 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 边肖特基短路时，WS2293A 将会在 8 个脉冲周期后进入保护 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 状态；以上两种保护均会进入 UVLO 自动重启模式，直至异 的电流尖峰，从而可以更容易的设计出理想的低待机损耗和 常消失 EMI 系统。WS2293A 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。 RT 引脚保护设置(OTP 与 OVP) WS2293A 通过 RT 引脚提供外部可编程的 OTP、OVP 保护。 保护控制 RT 引脚会流出 100uA 电流，可接一个 NTC 电阻可实现外部 WS2293A 提供了全面的保护特性，系统可以获得最高可靠 可调的 OTP，当 RT 电压低于 1.0V 时，系统会进入 latch 保 性。其中包括逐周限流保护（OCP），过载保护（OLP），过 护，必须拔掉 AC 源才能重启；当次边消磁时，RT 引脚高于 温保护（OTP），CS 开路保护，次边肖特基短路保护，片上 2.5V 时也会进入 latch 保护，可通过一个二极管和一个 zener VDD 过压保护(VDD_OVP)及嵌位(VDD_clamp)以及低压关 管连接到辅助线圈来实现外部可调的 OVP 保护；为了避免对 断（UVLO）；和外部可编程的 OTP、OVP 保护(latch) OTP 的干扰，zener 电压需要高于正常工作时辅助的最高电 WS2293A 内置的 OCP 保护电路可以有效地检测 PWM 控制 压，并留有 3V 以上余量；以便保证正常工作时，没有电流从 信号的占空比。 zener 流到 RT 引脚；如果无需用到以上两个功能，RT 引脚 在输出过载的情况下，FB 输入电压超过功率限制阈值大于 可以悬空。进入 latch 保护模式时，VDD 必须低于 5.1V，latch TD_PL 时，控制电路将关断 MOSFET 输出。当 VDD 低于 保护才会解除；latch 模式下，芯片耗电约 43uA(VDD=7V)。 UVLO 门限电压时器件重启。 VDD 高于阈值时将嵌位。当 VDD 低于 UVLO 门限的时候， MOSFET 被关断，器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 7/9 WS2293A Product Description SOT23-6 封装外观图 Unit:mm A C2 B1 B θ1 θ B2 A2 R θ3 C D R2 R1 C1 θ2 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 8/9 WS2293A 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 9/9