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南京拓品微电子有限公司 NanJing Top Power ASIC Corp. Rev1.2 南京拓品微电子有限公司 DATASHEET TP1001 高性能电流模式 PWM/PFM 开关电源控制器

南京拓品微电子有限公司 NanJing Top Power ASIC Corp. Rev1.2 高性能电流模式 PWM/PFM 开关电源控制器—TP1001 概述 TP1001 是一款高性能的 AC/DC 电源控制器，采用脉宽调制（PWM）和 PFM 自适 应模式。芯片内置各种故障保护电路，可靠性极高。 TP1001 搭配 TP1550（或431） 、光耦可以精确的控制恒压/恒流(CV/CC)，即可实现 系统稳定工作，大大简化中低功率 CV/CC 电源转换器的设计，同时生产和工作故障率 极低。 该器件采用了革新性的控制技术， 能够提供极为严格的输出电压和电流调节精度。 TP1001 控制器成本低、工作效率高，无负载功耗小，典型值为 88mW@220Vac。 适用于输出功率0.5W-12W 的 CV/CC 电源转换器和适配器。 特性

  • 副边反馈控制技术
  • 无需外部补偿电容，外围电路简单
  • 低启动电流(<8μA)
  • 直接恒流驱动低成本的 BJT 开关管
  • 内部同步斜坡补偿
  • 内置过压保护、欠压保护及过温保护
  • 内置各端口故障保护 电压采样 FB 端口的悬空、短路及固定电 平故障保护 限流采样 CS 端口的悬空、短路及固定电 平故障保护
  • 输出短路保护 应用 手机或无绳电话、PDA、MP3 等使用的充电器；适配器；白光 LED 驱动器； 小家电电源转换器等。 典型电路 Vo Np Ns Vs Ip VAUX NAUX LM TP1001 C3 + R3 C6 85~265Vac VD OB FB CS GND EMI Filter 817 TP1550 LED RS GND VO Ro +L1 RCSBRCSA 图1 典型应用电路图（详细参数见规格书最后）

南京拓品微电子有限公司 NanJing Top Power ASIC Corp. Rev1.2 图 1 中 TP1550 为本公司的一款恒压恒流光耦反馈控制芯片，详细请参考 TP1550 规格书。其内部集成 431 以及外围器件，输出固定的 5V，以及恒流控制功能。应用时 输出纹波小，瞬态响应快的优点。 引脚排列及描述 俯视图 1 2 3 01YXX SOT25 封装 订单型号 TP1001-SOT25-R 器件标记 01YXX（01 为产品标识） （Y 为年份最后一位，可变， XX 为生产周。 ） 01YXX 引脚号 引脚名 功能

1 OB 三极管基极驱动端

2 GND 接地端

3 VCC 芯片工作电源输入端

4 FB 光耦采样端

5 CS 初级线圈电流采样端

功能模块框图 恒流50mA Logic control Start-up Drv OB Vcc 触发信号 FB Vref =0.74V CS 斜坡补偿 Vref=0.1V GND OSC LEB EN sink 基区电流 消除电路 Vcs Pwm_off Stop信号 Ton_max~ 开短路保护 温度保护等 Stop 300uA 30K 15K 30K 轻载检测 图 2 功能模块框图

南京拓品微电子有限公司 NanJing Top Power ASIC Corp. Rev1.2 极限值范围 参数 极限值 单位 电源输入VCC -0.3~12 V OB、CS 端口电压 -0.3~12 V FB 端口电压 -0.3~12 V 工作结温度 150 ℃ 存储温度 -55~150 ℃ 焊接温度（10S） 260 ℃ 电性能参数 （TA=25℃，V out=5V，TP1001 为例，有特别说明除外。 ） 参数 符号 条件 最小值 典型值 最大值 单位 芯片工作电源 启动阈值电压 VCC(ST) VCC 从0 上升 6.5 7 7.5 V 最小工作电压 VCC(MIN) VCC 下降 2 V 最大工作电压 VCC(MAX) VCC(ST)+1.5 VCC(ST)+2 VCC(ST)+2.5 V 芯片工作电流 ICC(OPR) VCC=5V，芯片启 动后（无负载） 650 760 1000 μA 芯片启动电流 IST VCC=5V，芯片启 动前 3.5 5 μA FB 反馈 FB轻载反馈电压 VFB 167 mV FB 上拉电流 FBI 200 300 400 μA 电流采样 电流采样电压 VCS 740 mV CS 端漏电流 ICS VIS=4V 0.5 μA 三极管基区驱动 OB 驱动电流 40 50 65 mA OB 下拉 NMOS 管内阻 ONR sin 0.48kIA  0.83 1.5 Ω 开关频率 SWf 输出满载 54 60 66 KHz 其他参数 前沿消隐时间 LEBt 300 ns 温度保护点 MAXT 120 ℃

南京拓品微电子有限公司 NanJing Top Power ASIC Corp. Rev1.2 典型特性曲线（TA=25℃，V out=5V） 2.1 2.2 1.9 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 最小工作电压（V） 温度环境（℃） 启动阈值电压（V） 6.8 6.9 6.7 6.6 6.5 6.4 7.2 7.1 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 温度环境（℃） 图 3.1 最小工作电压VS 温度 图3.2 启动阈值电压VS 温度 9.1 9.2 9.3 9.0 8.9 8.7 8.6 8.5 8.4 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 温度环境（℃） 最大工作电压（V） -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 温度环境（℃） 最大工作频率（KHz） 图 3.3 最大工作电压VS 温度 图3.4 最大工作频率VS 温度 芯片启动 TP1001 是一个节省成本的最优的离线式低功率 AC/DC 的 PWM 控制器， 应用于适 配器和电器电源。它采用副边控制方案，搭配光耦和 TP1550 或 431，能够完成高精度 恒压/恒流控制，达到大多数适配器的应用需求。 芯片启动前，VCC 引脚通过启动电阻逐步充电。当VCC 的旁路电容完全被充到比启 动阈值电压VCC(ST)高时，使能EN 信号有效使能控制信号，TP1001 开始进入启动状态。 在任意时刻，如果 VCC 电压下降低于 VCC(MIN)下，那么所有信号被复位。EN 信号 变低并且VCC 电容被再次向启动阈值电压点充电。 TP1001 具有低的 3.5μA 启动电流以至于能使 VCC 充电到超过 VCC(ST)阈值并快速启 动。因此用一个大的启动电阻可以减小功率损耗。

南京拓品微电子有限公司 NanJing Top Power ASIC Corp. Rev1.2 GND TP1001 TD_ON VDC R )(STCCV STI CCV 图4 启动电路 在这个过程中，如图 4 所示最大启动延迟时间可用下式计算： VCRT STDC STCC OND 1_ 1ln (1) 由于芯片具有低启动电流的特性且考虑到空载的系统损耗，R 可取较大值，可在 0.5MΩ~2.5MΩ（典型 2MΩ）范围内选取，C1 推荐选用 10μF/25V。 FB 反馈控制 在正常工作状态，FB 的电压将决定最大开关电流的值，此电压越高开关电流越大 （仅受限于峰值电流限制） 。FB 引脚内部上拉300μA电流源。 此外在FB 电压低于167mV 时， 使振荡器关闭， 系统进入轻载 PFM 模式。当 FB 电压高于 167mV 时，系统进入 PWM 模式。外接 FB 电容将对反馈带宽产生影响，进而影响其他某些参数（搭配 TP1550 时 需加补偿电容和补偿电阻，搭配 431 时 FB 端需接补偿电容到地） 。 斜坡补偿 Pwm_off Stop osc Vcs Vref=0.1817 VDD 30K 15K 配合431使用时此 处电阻省略 FB 300uA 30K 轻载检测 图5 FB 反馈控制框图

南京拓品微电子有限公司 NanJing Top Power ASIC Corp. Rev1.2 逐周期峰值电流限制 在每一个周期，峰值电流值由比较器的比较点决定，该电流值不会超过峰值电流限 流值，保证开关管上的电流不会超过额定电流值。当电流达到峰值电流以后，输出功率 就不能再变大，从而限制了最大的输出功率。如果负载过重，会导致输出电压变低，反 映到FB端，导致FB升高，发生过载保护。且电流的检测具有实时前沿消隐功能，屏蔽 开关尖峰，避免开关电流的错误检测，相对常规的三极管开关芯片，开关电流在一个较 宽的范围都可以非常精准。 前沿消隐（LEB） 在本电流控制环路中，当开关导通瞬间会有脉冲峰值电流，如果此时采样电流值， 会产生错误触发，前沿消隐用于消除这种错误触发。在开关导通之后，PWM比较器的 输出要经过一个前沿消隐时间才能去控制输出，这样就可以防止错误触发。即在图6中， 在开关管开启后经过前沿消隐（LEB）时间，PWM比较器才能影响输出。不发生其他 异常的条件下，电路一旦开启，就会有一个最小的输出脉冲宽度，该宽度就是前沿消隐 （LEB）时间，TP1001前沿消隐时间为300ns。在此消隐期间，电流采样比较器不工作， 驱动不会关闭。 三极管基极 驱动信号 三极管上 的电流 电感毛刺 占空比较大时 占空比较小时 三极管基极 驱动信号 三极管上 的电流 电感毛刺 t t LEB LEB LEB 图6 前沿消隐示意图 典型应用电路 5V/2A 电源适配器方案：TP1001、TP1550 与光耦 系统特性： 5V2A 方案搭配 TP1550 恒压恒流控制芯片，其外围电路简单，如图 7 所示，系统 成本较低，且恒压恒流控制精度高（恒压精度：±2%，恒流精度：±5%。采用431 时 恒压精度为±3%，且在分压电阻以及 431 均为±1%的精度时），大负载时，瞬态响应 快，跌落<200mV。 此方案C7 采用 680μF*2 电容，输出 5V2A 时，输出纹波 100mV。

南京拓品微电子有限公司 NanJing Top Power ASIC Corp. Rev1.2 Vo Np Ns Vs Ip VAUX NAUX LM TP1001 C3 + R3 C6 85~265Vac VD OB FB CS GND EMI Filter 817 TP1550 LED RS GND VO Ro +L1 RCSBRCSA 图7 5V/2A 电源适配器原理图 元器件清单： 器件名称 规格 器件名称 规格 D1-D4 Diode, Rectifier,1N4007 C1，C2 E-Cap,4.7μF/400V D5 Diode,Fast,FR107,1A/1000V C3 E-Cap,10μF/25V D6 Diode,Fast,FR107,1A/1000V C4 Capacitor,Ceramic,1nF/1KV D7 Diode,Schottky,SR1045,10A/45V C5 Capacitor,Ceramic,1uF/25V R1 Resistor,2M,1/4W,  5% C6 Capacitor,Ceramic,222pF/100V R2 Resistor,270K,1/2W,  5% C7 E-Cap,680μF/10V*2,Low ESR R3 Resistor,47R,1/8W,  5% C8 E-Cap,220μF/10V ,Low ESR R4 Resistor,470R,1/8W,  5% L1 Inductor, Color Ring,1.5mH RcsA Resistor,3R,1/4W,  1% IC TP1001，TP1550，光耦817 RcsB Resistor,2.2R,1/4W,  1% Q1 NPN,13003,TO-126 Ro Resistor,0.05R,1/2W,  1% T Transformer EE19, L M=1.5mH Np:Ns:NAUX=120T:8T:9T 测试总结： 项目 最小 典型 最大 单位 输入电压 85 265 Vac 空载功耗 0.12 W 输出电压 5.00 V 输出纹波 0.1 V 平均效率

南京拓品微电子有限公司 NanJing Top Power ASIC Corp. Rev1.2 负载特性曲线 5V/1A 电源适配器方案：TP1001、TP1550 与光耦 5V1A 原理图与5V2A 一样，如图 7 所示，元器件清单如下表： 器件名称 规格 器件名称 规格 D1-D4 Diode, Rectifier,1N4007 C1，C2 E-Cap,4.7μF/400V D5 Diode,Fast,FR107,1A/1000V C3 E-Cap,10μF/25V D6 Diode,Fast,FR107,1A/1000V C4 Capacitor,Ceramic,1nF/1KV D7 Diode,Schottky,SR1045,10A/45V C5 Capacitor,Ceramic,1uF/25V R1 Resistor,2M,1/4W,  5% C6 Capacitor,Ceramic,222pF/100V R2 Resistor,270K,1/2W,  5% C7 E-Cap,680μF/10V ,Low ESR R3 Resistor,47R,1/8W,  5% C8 E-Cap,100μF/10V ,Low ESR R4 Resistor,470R,1/8W,  5% L1 Inductor, Color Ring,1.5mH RcsA Resistor,3R,1/4W,  1% IC TP1001，TP1550，光耦817 RcsB Resistor,3R,1/4W,  1% Q1 NPN,13003,TO-126 Ro Resistor,0.1R,1/2W,  1% T Transformer EE16, LM=1.5mH Np:Ns:NAUX=120T:8T:9T

南京拓品微电子有限公司 NanJing Top Power ASIC Corp. Rev1.2 12V/1A 电源适配器方案：TP1001、431 与光耦 Vo Np Ns Vs Ip VAUX NAUX LM TP1001 C3 + 85~265Vac D1 VD OB FB CS GND EMI Filter 431 A K R 817 +C8 RCSBRCSA 图8 12V/1A 电源适配器原理图 元器件清单： 器件名称 规格 器件名称 规格 D1-D4 Diode, Rectifier,1N4007 C1，C2 E-Cap,4.7μF/400V D5 Diode,Fast,FR107,1A/1000V C3 E-Cap,10μF/25V D6 Diode,Fast,FR107,1A/1000V C4 Capacitor,Ceramic,1nF/1KV D7 Diode,Schottky,SB3100,3A/100V C5 Capacitor,Ceramic,10nF/25V R1 Resistor,2M,1/4W,  5% C6 Capacitor,Ceramic,222pF/100V R2 Resistor,270K,1/2W,  5% C7 E-Cap,680μF/25V ,Low ESR R3 Resistor,47R,1/8W,  5% C8 E-Cap,100μF/25V ,Low ESR R4 Resistor,330R,1/8W,  5% C9 Capacitor,Ceramic,0.1uF/25V R5 Resistor,3.9K,1/8W,  1% L1 Inductor, Color Ring,1.5mH R6 Resistor,1K,1/8W,  1% IC TP1001，TL431，光耦817 R7 Resistor,1K,1/8W,  5% Q1 NPN,13003,TO-126 RcsA Resistor,3R,1/4W,  1% T Transformer EE19, L M=1.5mH Np:Ns:NAUX=130T:16T:7T RcsB Resistor,2.2R,1/4W,  1%

南京拓品微电子有限公司 NanJing Top Power ASIC Corp. Rev1.2 封装描述 SOT23-5L 引脚封装尺寸

南京拓品微电子有限公司 NanJing Top Power ASIC Corp. Rev1.2 版本历史 日期 版本说明 版本 2013.5.14 Rev1.1 2013.12.11 1、修改芯片搭配TP1550 时 FB 端反馈电阻电容的值。 即：5V2A 原理图中的R4 与C5 值。 2、修改FB 上拉电流值。 Rev1.2