FSB137HLN [ONSEMI]
用于 19 W 离线反激式转换器的 700 V 集成电源开关，100 kHz，提供通电/欠压保护和 OLP 闩锁模式;
| 型号： | FSB137HLN |
| 厂家： | 
ONSEMI |
| 描述： | 用于 19 W 离线反激式转换器的 700 V 集成电源开关，100 kHz，提供通电/欠压保护和 OLP 闩锁模式 开关 电源开关 转换器 |
| 文件： | 总14页 (文件大小：1065K) |
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FSB137HL
绿色模式飞兆功率开关 (FPS™)
说明
特性
FSB137HL 是采用飞兆创新 mWSaver™ 技术的新一代
绿色模式飞兆功率开关 (FPS™)，能够显著降低待机和空
载功耗，从而符合所有全球待机模式效率准则。它在单封
装中集成了先进的电流模式脉宽调制器 (PWM) 和耐雪崩
的 700 V SenseFET 器件，与先前的解决方案相比，辅
助电源设计具有更高待机能效、更小巧、更高可靠性以及
更低系统成本的优势。
mWSaver™ 技术
.
.
达到低空载功耗：
230 VAC 时小于 40 mW（包括 EMI 滤波器损耗）
对于 ATX 电源和 LCD 电视电源而言，符合 2013
ErP 待机功率标准（在 0.25 W 负载下功耗低于
0.5 W）
.
.
通过 AX-CAP® 技术，可消除 X 电容放电电阻损耗
飞兆半导体的 mWSaver™ 技术可提供同类最佳的最低空
载 和 轻 载 功 耗 。 创 新 的 Ax-CAP® 法 是 五 种 专 有
mWSaver™ 技术之一，它通过消除X电容放电电阻，同
时满足 IEC61010-1 的安全要求，可以最大限度地减少电
磁干扰 (EMI) 滤波阶段的损耗。mWSaver™ 绿色模式将
会随着负载的降低而逐渐减少开关频率，从而最大限度地
降低开关损耗。
在轻载条件下以线性降低开关频率工作，在空载条件
下以先进间歇模式工作
. 700 V 高压 JFET 启动电路消除启动电阻损耗
高度集成了大量的功能
.
.
.
.
.
.
.
内部雪崩耐用 700 V SenseFET
内置 5 ms 软启动
专用异步抖动功能可减少电磁干扰 (EMI) 辐射，并且内置
的同步斜率补偿功能可在宽输入电压范围内实现稳定的峰
值电流模式控制。专用的内部线路补偿可确保对全电压范
围进行恒定的输出功率限制。
峰值电流模式控制
逐周期限流
前沿消隐 (LEB)
只需最少的外部元件，FSB137HL 便可为极低待机功耗
的经济高效的反激式转换器设计提供最佳的基础平台。
同步斜率补偿
可降低 EMI 的专有异步抖动专有异步抖动
先进保护
应用
通用型开关电源 (SMPS) 和反激式功率转换器，包括：
.
.
.
.
.
.
内部过载/开环保护 (OLP)
DD 欠压锁定 (UVLO)
DD 过压保护 (OVP)
V
.
.
用于 PC、服务器、LCD 电视和游戏机的辅助电源
V
用于 VCR、SVR、STB、DVD 和 DVCD 播放器、
打印机、传真机和扫描仪的 SMPS
恒定功率限制（完整交流输入范围）
内部闩锁保护 (OLP、VDD OVP、OTP)
带滞回功能的内部 OTP 传感器
.
.
通用适配器
LCD 监视器电源/开架式 SMPS
订购信息
SenseFET
器件编号
工作温度范围
封装
包装方法
塑料管
FSB137HLN
3 A / 700 V
-40°C 至 +105°C
8 引脚双列直插封装 (DIP)
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应用框图
N
L
EMI
Filter
+
+
+
HV
Drain
VDD
LH
PWM
FB
GND
+
图 1. 典型反激式应用
)
输出功率表(1
230 VAC ± 15%(2)
85-265 VAC
产品
适配器(3)
开架式(4)
适配器(3)
开架式(4)
FSB137HLN
注意：
1. 结温可限制最大输出功率。
2. 230 VAC 或 100 / 115 VAC，带倍压器。
17.5 W
25 W
13 W
19 W
3. 漏极连接足够的印刷电路板 (PCB) 覆铜作为散热片时，不通风的封闭适配器在 50C 环境温度下的典型持续功率。
4. 漏极连接足够的印刷电路板 (PCB) 覆铜作为散热片时，开架式设计在 50C 环境温度下的最大实际持续功率。
框图
HV
5
Drain
6,7,8
OVP
OLP
OTP
Line Voltage
Sample Circuit
Latch
Protection
Brown In Protection
Soft
Driver
VPWM
HV
Startup
OSC
Internal
S
R
Q
BIAS
…
VDD
2
UVLO
Soft-Start
Comparator
Pattern
Generator
12V/6V
Soft-Start
VLimit
Green
Mode
Current Limit
Comparator
VRESET
Debounce
OVP
GND
1
3
PWM
Comparator
VDD-OVP
5.4V
Slope
Max.
Duty
Compensation
VPWM
ZFB
3R
FB
LH
4
R
Debounce
Latch
4.5V
OLP
Delay
OLP
4.6V
OLP
Comparator
图 2. 内部框图
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2
引脚布局
F– 飞兆徽标
8
Z– 工厂代码
X– 1 位数年份代码
Y– 1 位数周代码
TT– 2 位数芯片执行代码
T– 封装类型 (N：DIP)
M– 制造流代码
ZXYTT
B137HL
TM
1
图 3. 引脚布局
引脚定义
引脚号 名称
说明
1
2
GND
VDD
接地。此引脚内部连接到 PWM 控制器的 SenseFET 源极和信号地。
IC 电源电压。保持电容通常通过此引脚连接到地。整流二极管与变压器辅助绕组串联，然后连接
到此引脚，用于提供正常工作时的偏压。
反馈。外部补偿电路的信号连接到此引脚。PWM 占空比由此引脚上的信号与内部电流感测信号相
比较的结果而决定。
3
4
FB
LH
闩锁。此引脚由外部电路用于提供上拉闩锁保护，具体取决于应用。
启动。通常，与交流线路上二极管串联的电阻连接到此引脚，用于提供内部偏压，并在启动期间
对 VDD 引脚和 GND 引脚之间连接的外部电容充电。此引脚还可用于感测通电线路电压，以及检
测交流线路的断开状态。
5
HV
6
7
8
漏极
SenseFET 漏极。该引脚设计为直接驱动变压器。
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3
绝对最大额定值
应力超过绝对最大额定值，可能会损坏器件。在超出推荐的工作条件的情况下，该器件可能无法正常工作，所以不建议
让器件在这些条件下长期工作。此外，过度暴露在高于推荐的工作条件下，会影响器件的可靠性。绝对最大额定值仅是
应力规格值。
符号
参数
最小值
最大值
单位
漏极引脚电压(5,6)
漏电流脉冲(7)
VDRAIN
IDM
700
12
V
A
EAS
VDD
VFB
VLH
VHV
PD
单脉冲雪崩能量(8)
230
mJ
V
电源电压 (DC)
30
-0.3
-0.3
5.5
V
FB 引脚输入 DC 电压
LH 引脚输入 DC 电压
HV 引脚输入 DC 电压
功耗 (TA＜50°C)
工作结温
5.5
V
700
V
1.55
内部限制(9)
+150
+260
W
C
C
C
TJ
-40
-55
TSTG
TL
存储温度范围
引脚焊接温度（波动焊接或 IR，10 秒）
7.0
2.0
4.5
1.5
人体模型：JESD22-A114
静电放电能力（除 HV 引脚外的全
部引脚）
元件充电模型：JESD22-C101
人体模型：JESD22-A114
ESD
kV
静电放电能力（包括 HV 引脚在内
的全部引脚）
元件充电模型：JESD22-C101
注意：
5. 除差模电压外的所有电压值均针对网络接地端而言。
6. 超出“绝对最大额定值”的应力可能对器件造成永久损坏。
7. 重复率额定值：脉冲宽度受限于最大结温。
8. L = 51 mH，始于 TJ = 25C。
9. 由过温保护 (OTP) 电路从内部加以限制，参考 TOTP
。
推荐工作条件
推荐的操作条件表定义了器件的真实工作条件。指定推荐的工作条件，以确保器件的最佳性能达到数据表中的规格。
飞兆半导体建议不要超过推荐工作条件，也不能按照绝对最大额定值进行设计。
符号
参数
最小值
最大值
单位
RHV
150
250
kΩ
电阻连接到 HV 引脚，用于全范围输入检测
热阻表
符号
θJA
参数
典型值
单位
81
25
结至空气热阻
结至封装热阻(10)
C/W
C/W
ψJT
注：
10. 在封装表面上测得。
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4
电气特性
除非另有说明，VDD=15V，TA=25C。
符号
参数
条件
最小值 典型值 最大值 单位
SenseFET 部分(11)
VGS= 0 V, ID= 250 µA,
TJ= 25°C
BVDSS
漏极－源极击穿电压
700
V
VDS= 700 V, VGS= 0 V
50
IDSS
零栅极电压漏极电流
μA
VDS= 560 V, VGS= 0 V,
TC= 125C
200
4.75
410
RDS(ON)
CISS
COSS
CRSS
漏源极导通电阻(12)
输入电容
VGS= 10 V, ID= 1 A
4.00
315
Ω
VGS= 0 V, VDS= 25 V,
f = 1 MHz
pF
VGS= 0 V, VDS= 25 V,
f = 1 MHz
输出电容
47
61
pF
pF
VGS= 0 V, VDS= 25 V,
f = 1 MHz
反向传输电容
9.0
24.0
td(on)
导通延迟
上升时间
关断延迟
下降时间
VDS= 350 V, ID= 1.0 A
VDS= 350 V, ID= 1.0 A
VDS= 350 V, ID= 1.0 A
VDS= 350 V, ID= 1.0 A
11.2
34
33.0
78
ns
ns
ns
ns
tr
td(off)
28.2
32
67.0
74
tf
控制部分
VDD 部分
VDD-ON
UVLO 启动阈值电压
11
5
12
6
13
7
V
V
VDD-OFF1 UVLO 停止阈值电压
闩锁模式下使 HV 器件导通的 VDD 引
脚阈值电压
VDD-OFF2
8
9
10
V
V
VDD 引脚上用作闭锁释放电压的阈值
电压
VDD-LH
3.5
4.0
4.5
IDD-ST
IDD-OP1
启动电源电流
VDD-ON– 0.16 V
30
3.6
1.6
µA
mA
mA
V
正常开关操作时的工作电源电流
无开关操作时的工作电源电流
VDD= 15 V, VFB= 3 V
VDD= 15 V, VFB= 1 V
IDD-OP2
VDD-OVP
tD-VDDOVP
HV 部分
V
DD 过压保护(11)
DD 过压保护去抖时间(11)
28
V
150
µs
HV = 120 VDC
VDD= 0 V (10 µF)
，
从 HV 引脚消耗的电源电流
启动后的漏电流
1.5
5.0
10
mA
µA
IHV
HV = 700 V,
VDD= VDD-OFF1+1 V
IHV-LC
VAC-ON
通过 200 kΩ 电阻施加于
HV 引脚的 DC 电压
通电阈值电平 (VDC)
V
%
102
60
110
160
118
KDISCHARGE X 电容放电阈值
用于 HV 放电功能的 AC-OFF 去抖
时间(11)
R = 200 kΩ to HV Pin
tAC-OFF
ms
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5
电气特性
除非另有说明，VDD=15V，TA=25C。
符号
参数
条件
最小值 典型值 最大值 单位
振荡器部分
中心频率
抖频范围
94
100
±6.0
20
106
标称模式下的频率
kHz
fOSC
±4.0
±8.0
tHOP
fOSC-G
DCYMAX
fDV
抖频周期(11)
ms
kHz
%
绿色模式频率
20
80
23
26
最大占空比
频率变化与 VDD 偏差的关系
频率变化与温度偏差的关系(11)
VDD= 11 V to 22 V
TA= -40 to 105°C
5
5
%
fDT
%
反馈输入部分
AV
FB 引脚的内部分压系数(11)
FB 引脚上拉阻抗
1/4.5
24
1/4.0
29
1/3.5
34
V/V
kΩ
V
ZFB
VFB-OPEN FB 引脚上拉电压
FB 引脚开路
5.2
4.3
46
5.4
4.6
56
5.5
4.9
66
VFB-OLP
tD-OLP
VFB-N
触发开环保护的 FB 电压阈值
V
FB 引脚开环保护延迟
ms
V
退出绿色模式的 FB 电压阈值
2.4
2.6
2.8
V
FB 上升
FB 下降
FB 下降
FB 上升
VFB-N
0.1
-
VFB-G
进入绿色模式的 FB 电压阈值
V
V
V
V
进入零占空比状态的 FB 电压阈值
VFB-ZDC
2.0
2.1
2.2
V
VFB-ZDC
+
VFB-ZDCR 退出零占空比状态的 FB 电压阈值
LH 引脚部分
V
0.1
VLATCH
tLATCH
4.1
3.0
4.4
3.5
4.7
35
V
µs
V
闩锁比较器参考电压
闩锁模式去抖时间
VLH-OPEN LH 引脚开路电压
4.0
电流感测部分(13)
ILMT-FL
ILMT-VA
A
A
限流平坦阈值电平
占空比>40%
占空比=0%
0.85
230
1.00
1.15
ILMT-FL
0.2
-
限流谷底阈值电平(11)
tPD
tLEB
tSS
100
280
5
200
330
ns
ns
限流关断延迟
前沿消隐时间
软启动时间(11)
ms
过温保护 (OTP) 部分
结温触发 OTP(11,14)
OTP 滞回(11,15)
TOTP
135
°C
°C
∆TOTP
TOTP-25
注意：
11. 由设计保证；未经过 100% 生产测试。
12. 脉冲测试：脉冲宽度 ≤ 300 µs，占空比 ≤ 2%。
13. 这些保证参数经过晶圆排序工艺测试。
14. 激活后，输出禁用，并进入闩锁保护。
15. 阈值温度可用来在激活过温保护后再次使能输出并复位闩锁。
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6
典型特性
图 4. VDD-ON 与温度的关系
图 6. VDD-LH 与温度的关系
图 8. VAC-ON 与温度的关系
图 5. VDD-OFF1 与温度的关系
图 7. IHV 与温度的关系
图 9. VLATCH 与温度的关系
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7
典型特性
图 10. tLATCH 与温度的关系
图 12. VFB-N 与温度的关系
图 14. VFB-ZDC 与温度的关系
图 11. ZFB 与温度的关系
图 13. VFB-N- VFB-G 与温度的关系
图 15. ILMT-FL 与温度的关系
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8
功能说明
启动操作
6
7
8
5.4V
ZF
VO
Drain
通常，HV 引脚通过两个外部二极管和一个电阻 (RHV) 连
接到交流线路，如图 16 所示。施加交流线路电压后，
FB
3
OSC
VDD 保持电容由线路电压通过二极管和电阻充电。VDD
电
PWM
Comparator
压到达导通阈值电压 (VDD-ON) 后，对 VDD 电容充电的启
动电路关断，VDD 由变压器辅助绕组供电。FSB137HL 启
动后持续工作，直到 VDD 下降至 6 V (VDD-OFF1) 以下。在
给定的交流线路输入电压条件下，IC 启动时间为：
3R
R
Gate
Driver
KA431
+
+
Secondary-
Side
2 2
VACIN
Primary-Side
RSENSE
tSTARTUP RHV CDD ln
(1)
2 2
Slope
Compensation
VACIN
VDDON
图 17. 电流模式控制
RHV
FSB137HL
5
HV
2
软启动
+
-
VDD
Good
VDD
内部软启动电路逐步提高启动时 MOSFET 的逐脉冲限流
电平，为变压器和电容建立正确的工作条件，如图 18 所
示。限流电平有 9 个阶跃，如图 19 所示。这可防止变压
器饱和，并减少启动时次级二极管上的应力。
NA
CDD
12/6V
EMI
Filter
RLS
6
7
8
Line Sensing
5.4V
ZF
AC Line
PWM
Comparator
Drain
3R
FB
3
图 16. 启动电路
OSC
SS
Comparator
VSS
R
通电功能
Gate
Driver
HV引脚使用由外部电阻 (RHV) 和内部电阻 (RLS) 组成的
开关式分压器检测交流线路电压，如图 16 所示。内部线
路感测电路通过采样电路和峰值检测电路检测线路电压的
实际 RMS 值。由于分压器在开启时会产生功耗，因此使
用宽度极窄的脉冲信号驱动开关，以最大程度地降低功
耗。采样频率根据负载条件而自适应地发生改变，最大程
度地降低轻载条件下的功耗。
+
+
VLMT
Slope
Compensation
Current Limit
Comparator
RSENSE
通电阈值根据检测到的线路电压确定。由于分压器的内部
电阻 (RLS) 远小于 RHV，阈值可由下式确定：
图 18. 软启动和限流电路
ILMT
RHV VACON
0.93ILMT
VBROWNIN(RMS)
(2)
0.86ILMT
200k
2
0.80ILMT
0.73ILMT
0.66ILMT
PWM控制
0.59ILMT
0.52ILMT
0.45ILMT
FSB137HL 采用电流模式控制，如图 17 所示。通常用光
电耦合器（如 H11A817A）和电压调节器（如 KA431）
组成反馈网络。将反馈电压与 RSENSE 电阻两端的电压进
行比较，可实现开关占空比的控制。在 SenseFET 电流
信息中添加同步正斜率，确保在宽输入电压范围内具有稳
定的电流模式控制。内置斜率补偿可稳定电流环路，并防
止次谐波振荡。
0.64ms
1.92ms
3.22ms
4.50ms
3.86ms
5.12ms
1.28ms
2.56ms
图 19. 软启动时的限流变化
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9
RHV
HV
用于恒定功率限制的高压/低压线路补偿
5
FSB137HL
要在任何线路电压条件下保持恒定的有限输出功率，需采
用具有采样-保持的特殊限流配置（如图 20 所示）。限
流电平在栅极驱动信号的下降沿采样并保持，如图 21 所
示。随后，采样限流电平用于下一个开关周期。采样-保
持功能防止电流模式控制中的次谐波振荡。
AX-CAP
Line-
Unplugged
Detect
Cx
Line
Sensing
EMI
Filter
限流电平会随占空比增加而上升，随占空比减少而下降。
这样，高线电压条件下的限流电平就较低，因为高线电压
的占空比要比低线电压的小。因此，即使是在宽输入电压
范围内，有限最大输出功率也能保持恒定。
RLS
Cx
AC Line
图 22. AX-CAP® 电路
ILMT
ILMT-FL
绿色模式
Current Limit
for Next Cycle
FSB137HL 对 PWM 频率进行调制，使其与 FB 电压成
函数关系，如图 23 所示。在电流模式控制下，由于输出
功率与FB电压成正比，开关频率随负载减少而降低。在
重载条件下，开关频率为100 kHz。一旦 VFB 降至 VFB-N
(2.6 V) 以下，PWM 频率便会从 100 kHz 线性下降至
23 kHz，从而降低轻载条件下的开关损耗。当 VFB 降至
VFB-G (2.5 V) 时，开关频率固定为 23 kHz。
ILMT-VA
tON
0μs
4μs
8μs
图 20. ILMT 与 PWM 开启时间的关系
当 VFB 降至 VFB-ZDC (2.1 V) 以下时，FSB137HL 进入间
歇模式，禁用 PWM 开关。然后，输出电压开始下降，从
而引起反馈电压上升。当 VFB 升至 VFB-ZDCR 以上时，开
关会恢复。间歇模式交替使能和禁用开关，减少开关损
耗，从而降低功耗，如图 24 所示。
ILMT
VGS
ILMT
fOSC
100kHz
IDS
图 21. 限流值随占空比而变化
mWSaver™ 技术
AX-CAP® 消除 X 电容放电电阻
fOSC-G
23kHz
VFB
开关模式电源 (SMPS) 前端的 EMI 滤波器通常包含贯穿
交流线路连接器的电容，如 图 22 所示。 UL1950 和
IEC61010-1 等大多数安全法规要求，电容在电源插头从
电源插座拔下后的给定时间内放电至安全电平。通常，在
电容上并联放电电阻，用于确保电容自然放电，但这会造
成功率损耗。随着功率上升，EMI 滤波器的电容会增
加，因此，需要更小的放电电阻以保持相同的放电时间。
这通常会导致高功率应用中更多的功率消耗。创新的 AX-
CAP 技术仅在电源插头从电源插座上拔下时对滤波器电
容智能放电。由于正常工作时禁用 AX-CAP® 放电电路，
因此几乎可以消除 EMI 滤波器的功率损耗。
VFB-ZDC VFB-ZDCR
VFB-G VFB-N
图 23. PWM 频率
VO
VFB
VFB.ZDCR
VFB.ZDC
IDrain
Switching
Disabled
Switching
Disabled
图 24. 间歇模式操作
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10
保护
保护功能包括：过载/开环保护 (OLP)、过压保护 (OVP)
和过温保护 (OTP)。所有保护功能均以闩锁模式实现。一
旦检测到故障条件，便终止开关动作，且 SenseFET 保
持关断状态。这会导致 VDD 下降，并在 9 V 与 12 V 之间
“暂停”。只要交流输入已移除，VDD 就会下降至 4 V，
从而解除闩锁，且 HV 启动电路将 VDD 充电至 12 V 电
压，允许重启。
VDD 过压保护 (OVP)
如果次级端反馈电路出现故障或焊接缺陷导致反馈路径开
路，则流过光电耦合器晶体管的电流几乎变为零。然后，
反馈电 压将以类似于过载 情况的方式攀升 ，强制向
SMPS 提供预设最大电流，直到激活过载保护。由于向
输出端提供了超出需要的电能，在触发过载保护之前，输
出电压可能就超出了额定电压，进而导致次级端的器件被
击穿。为防止出现这种情况，采用了 OVP 电路。由于
VDD 电压与变压器耦合设定的输出电压成正比，输出过压
通过 VDD 电压间接检测。当 VDD 电压达到 28 V 时，触发
OVP。应用（典型值为 150 µs）去抖时间，防止开关噪
声导致的误触发。
开环/过载保护 (OLP)
由于逐脉冲限流能力，流过 SenseFET 的最大峰值电流
和最大输入功率均受限。如果输出功耗大于此最大功耗限
值，则输出电压 (VO) 降至设定的电压以下。然后，流过
光电耦合器 LED 和晶体管的电流几乎变为零，而 FB 电
压上拉至高电平，如图 25 所示。若反馈电压高于 4.6 V
且持续时间超过 56 ms，则触发 OLP。
过温保护 (OTP)
SenseFET 和控制 IC 集成在同一个封装内。这使得控制
IC 更易检测 SenseFET 的异常过温条件。若温度超过
135°C 左右，则触发 OTP，且 MOSFET 保持关断状
态。
当反馈环路由于焊接缺陷而开路时，同样会触发该保护。
VFB
5.4V
V
FB-OLP (4.6V)
OLP Triggered
OLP Shutdown Delay
56ms
图 25. OLP 工作
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11
0.400 10.160
0.355 9.017
[
]
8
5
PIN 1 INDICATOR
0.280 7.112
0.240
[
6.096
]
1
4
HALF LEAD STYLE 4X
0.031 [0.786] MIN
FULL LEAD STYLE 4X
0.010 [0.252] MIN
0.325 8.263
0.300 7.628
[
]
0.195 4.965
MAX 0.210 [5.334]
0.115
[
2.933
]
SEATING PLANE
0.150 3.811
0.115
[
2.922
]
C
MIN 0.015 [0.381]
0.100 [2.540]
0.300 [7.618]
4X
(0.031 [0.786])
0.430 [10.922]
MAX
0.022 0.562
0.014
[
0.358
]
C
4X FOR 1/2 LEAD STYLE
0.070 1.778
0.045
[
1.143
]
0.10
8X FOR FULL LEAD STYLE
NOTES:
A) THIS PACKAGE CONFORMS TO JEDEC MS-001 VARIATION BA WHICH DEFINES
2 VERSIONS OF THE PACKAGE TERMINAL STYLE WHICH ARE SHOWN HERE.
B) CONTROLING DIMS ARE IN INCHES
C) DIMENSIONS ARE EXCLUSIVE OF BURRS, MOLD FLASH, AND TIE BAR EXTRUSIONS.
D) DIMENSIONS AND TOLERANCES PER ASME Y14.5M-2009
E) DRAWING FILENAME AND REVSION: MKT-N08MREV2.
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