FSL116LR [ONSEMI]
具有 50 kHz 频率和可调电流限制的 650 V 集成电源开关，用于 14 W 离线反激式转换器;
| 型号： | FSL116LR |
| 厂家： | 
ONSEMI |
| 描述： | 具有 50 kHz 频率和可调电流限制的 650 V 集成电源开关，用于 14 W 离线反激式转换器 开关 电源开关 光电二极管 转换器 |
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2013 年 11 月
FSL116LR
绿色模式飞兆电源开关 (FPS™)
特性
说明
FSL116LR 集成脉宽调制解调器 (PWM) 和 SenseFET，
专为采用最少外部元件的高性能离线式开关电源 (SMPS)
而设计。FSL116LR 包括集成式高压电源开关调节器，
这些调节器将耐雪崩的 SenseFET 与电流模式的 PWM
控制模块完美结合。
.
.
耐雪崩的内部 SenseFET (650 V)
在 265VAC、空载条件并处于突发模式时，待机功
耗低于 50mW
.
精确的固定工作频率，可提供频率调制来实现 EMI
衰减
集成的 PWM 控制器包括：提供欠压锁定 (UVLO) 保护、
前沿消隐 (LEB)、实现EMI衰减的频率生成器、优化的栅
极开/关驱动器、热关断 (TSD) 保护以及用于环路补偿和
故障保护电路的温度补偿精确电流源。FSL116LR 提供
了出色的软启动性能。与分立式 MOSFET 和控制器或
RCC 开关转换器解决方案相比，FSL116LR 减少了总的
元件数量、设计大小和重量；同时提高了效率、生产力和
系统的可靠性。该器件为经济高效的反激式转换器设计提
供了一个最佳的基础平台。
.
.
.
.
内部启动电路
内置软启动：20ms
逐脉冲限流
提供各种保护：过压保护 (OVP)、过载保护
(OLP)、输出短路保护 (OSP)、异常过流保护
(AOCP) 和带滞回的内部热关断功能 (TSD)
.
.
.
.
自动重启模式
最大输出功率(1)
欠压锁定(UVLO)
低工作电流：1.8mA
可调节峰值限流
230 VAC ± 15%(2)
适配器(3)
开架式
11W 16W
注意：
85-265VAC
适配器(3)
开架式
10W
14W
应用
.
.
.
VCR、STB、DVD、DVCD 播放器的开关电源
1. 结温可以限制最大输出功率。
2. 230 VAC，或者带有倍压器时为 100/115 VAC
家用电器的开关电源
适配器
。
3. 在 50C 环境温度下且不通风的封闭适配器中测得的
典型持续功率。
相关资源
.
.
AN-4137 —采用 FPS™ 的离线反激式转换器设计指
南
AN-4141 —飞兆电源开关 (FPS™) 反激式应用的排
错与设计技巧
.
.
AN-4147 —反激式 RCD 缓冲电路设计指南
飞兆 Power Supply WebDesigner —反激设计与仿
真 - 仅需几分钟且完全免费
订购信息
器件编号
工作温度范围
顶标
封装
包装方法
电轨
FSL116LR
-40 至 105°C
FSL116LR
8 引脚双列直插式封装 (DIP)
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典型应用图
图 1. 典型应用
内部框图
VSTR
5
D rain
6,7,8
VC C
2
IC H
VB U R L/VB U R H
8V/12V
V
Good
Internal
B ias
CC
VR EF
V
V
CC
CC
R andom
Frequency
Generator
OSC
IFB
ID ELA Y
S
R
Q
Q
PWM
Gate
Driver
VFB 3
IPK
2.5R
R
4
LEB
On -Tim e
D etector
Soft
Start
OSP
1
GN D
Q
Q
S
R
VSD
VC C
VOVP
A OC P
V
Good
CC
VAOC P
TSD
图 2. 内部框图
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2
引脚布局
GND
VCC
Drain
Drain
Drain
VSTR
8-DIP
VFB
IPK
图 3. 引脚布局
引脚定义
说明
引脚号
名称
1
GND
接地。初级端和内部控制地的 SenseFET 源极端子。
电源电压正输入。尽管连接至变压器辅助绕组，启动期间电流仍通过内部开关由引脚 5 (VSTR) 提
供（见图 2）。一旦 VCC 达到 UVLO 上阀值 (12 V)，内部启动开关开启并且器件电源由变压器辅
助绕组提供。
2
3
VCC
反馈电压。PWM 比较器的同相输入在内部连接 0.4mA 的电流源，同时通常在外部连接电容器和
光电耦合器。采用 5µA 的内部电流源将外部电容器 CFB 从 2.4V 充电至 6V 时存在延时。该延时
用于防止瞬态状况下的错误触发，同时允许真实过载状况下运行保护机制。
VFB
峰值电流限制。调整 SenseFET 的峰值电流限制。0.4mA 的反馈电流源被传输到该引脚到 GND
的内部 6kΩ 电阻和任意电阻的并联组合，以确定峰值电流限制。
4
5
IPK
启动。连接至经过整流的交流线路电压源。启动期间，内部开关提供内部偏压并为放置在 VCC 引
脚和地之间的外部存储电容器充电。一旦 VCC 达到 12 V，内部开关打开。
VSTR
漏极
漏极。设计用于直连到变压器的初级引脚，最大能够实现 650V 开关。最大限度地缩短连接这些
引脚到变压器的引线长度，能够减小漏电感。
6, 7, 8
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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。除非另有说明，TJ = 25°C。
符号
VSTR
VDS
VCC
VFB
ID
参数
最小值
-0.3
最大值
650.0
650.0
26
单位
V
V
STR引脚电压
漏极引脚电压
电源电压
-0.3
V
V
反馈电压范围
连续漏极电流
漏极电流脉冲(4)
单脉冲雪崩能量(5)
总功耗
-0.3
12.0
1
V
A
IDM
4
A
EAS
PD
38
mJ
W
°C
°C
°C
1.5
TJ
工作结温
内部限制
TA
工作环境温度
存储温度
-40
-55
5
+105
+150
TSTG
人体放电模型，JESD22-A114(6)
组件充电模型，JESD22-C101(6)
结至环境热阻(7,8)
ESD
KV
2
80
19
°C/W
°C/W
°C/W
JA
JC
JT
结至外壳热阻(7,9)
结至顶部热阻(7,10)
33.7
注意：
4. 重复率额定值：脉冲宽度受限于最大结温。
5. L = 30 mH，启动 TJ= 25°C。
6. 符合 JEDEC 标准 JESD 22-A114 和 JESD 22-C101。
7. 经测试，所有项目都符合标准 JESD 51-2 和 JESD 51-10。
8.
9.
JA 独立式、无散热器、自然对流。
JC 结至引脚热阻特性是在 JA 条件下测得。TC 是在接近于塑料接口的源极 #7 引脚测得，用于 JA 热电偶焊接。
10. JT 结至顶部热阻特性是在 JA 条件下测得的。Tt 是在封装顶部测得的。热电偶用环氧树脂胶安装。
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4
电气特征
除非另有说明，TA = 25C。
符号
参数
工作条件
最小值 典型值 最大值 单位
SenseFET 部分
BVDSS 漏极－源极击穿电压
IDSS 零栅极电压漏极电流
RDS(ON) 漏源极导通电阻
VCC = 0V, ID = 250µA
650
V
VDS = 650V, VGS = 0V
250
µA
Ω
VGS = 10V, VGS = 0V, TC = 25°C
VGS = 0V, VDS = 25V, f = 1MHz
VGS = 0V, VDS = 25V, f = 1MHz
VGS = 0V, VDS = 25V, f = 1MHz
VDD = 350V, ID = 1A
7.3
135
21
10.0
CISS
COSS
CRSS
td(ON)
tr
输入电容
输出电容
反向传输电容
导通延迟
上升时间
关断延迟
下降时间
pF
pF
pF
ns
ns
ns
ns
3.2
10
VDD = 350V, ID = 1A
13.4
14.9
36.8
td(OFF)
tf
VDD = 350V, ID = 1A
VDD = 350V, ID = 1A
控制部分
fOSC
开关频率
VDS = 650V, VGS = 0V
45.5
50.0
±5
±3
77
0
54.5 KHz
∆fOSC
fFM
开关频率变化
频率调制
VGS = 10V, VGS = 0V, TC = 125°C
±10
%
KHz
%
DMAX
DMIN
VSTART
VSTOP
IFB
最大占空比
最小占空比
VFB = 4V
VFB = 0V
71
0
83
0
%
11
7
12
8
13
9
V
UVLO 阈值电压
导通后
V
反馈源电流
VFB = 0V
VFB = 4V
320
15
400
20
480
25
µA
ms
tS/S
内部软启动时间
突发模式部分
VBURH
0.48
0.32
0.60
0.45
150
0.72
0.58
V
V
VBURL
突发模式电压
TJ = 25°C
VBUR(HYS)
保护部分
mV
ILIM
tCLD
峰值电流限制
电流限制延迟时间(11)
TJ = 25°C, di/dt = 300mA/µs
1.06
200
5.5
1.20
1.34
A
ns
V
VSD
关断反馈电压
VCC = 15V
VFB = 5V
VFB = 2V
6.0
5.0
6.5
6.5
IDELAY
VOVP
关断延迟电流
3.5
µA
V
过压保护阈值
22.5
24.0
25.5
tOSP
VOSP
阀值时间
1.00
1.60
2.5
1.35
µs
V
TJ = 25°C
OSP 的触发条件是 tON< tOSP 且
VFB> VOSP，持续时间比 tOSP_FB 长
输出短路保护(11) 阀值反馈电压
1.44
2.0
tOSP_FB
反馈消隐时间
µs
VAOCP
TSD
AOCP 电压(11)
TJ = 25°C
0.85
125
1.00
137
60
1.15
150
V
关断温度
°C
°C
ns
热关断(11)
滞回
前沿消隐时间(11)
HYSTSD
tLEB
300
接下页
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5
电气特性 (续)
除非另有说明，TA = 25C。
符号
参数
工作条件
最小值 典型值 最大值 单位
整机部分
工作电源电流(11)
（开关过程中）
IOP1
VCC = 14V, VFB > VBURH
VCC = 14V, VFB < VBURL
2.5
3.5
mA
mA
工作电源电流
IOP2
ICH
1.8
1.1
2.5
1.3
（仅控制部分）
启动充电电流
VCC = 0V
0.9
35
mA
V
VSTR
最小电源电压 VSTR
VCC = VFB = 0 V 时，VSTR 增大
注：
11. 虽然有设计保证，但未经 100% 产品测试。
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6
典型性能特征
这些特征图在 TA=25 条件下被归一化。
Operating Frequency (fOSC
)
Maximum Duty Cycle (DMAX)
1.4
1.3
1.2
1.1
1
1.4
1.3
1.2
1.1
1
0.9
0.8
0.7
0.6
0.9
0.8
0.7
0.6
-40℃ -25℃ 0℃
25℃ 50℃ 75℃ 100℃ 120℃ 140℃
-40℃ -25℃ 0℃
25℃ 50℃ 75℃ 100℃ 120℃ 140℃
图 4. 工作频率与温度的关系
图 5. 最大占空比与温度的关系
Start Threshold Voltage (VSTART
)
Operating Supply Current (Iop2
)
1.4
1.3
1.2
1.1
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
1.4
1.3
1.2
1.1
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
-40
-25
0
25
50
75
100
120
140
-40
-25
0
25
50
75
100
120
140
图 6. 工作电源电流与温度的关系
图 7. 开始阀值电压与温度的关系
Stop Threshold Voltage (VSTOP
)
Feedback Source Current (IFB)
1.4
1.3
1.2
1.1
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
1.4
1.3
1.2
1.1
1
0.9
0.8
0.7
0.6
-40℃ -25℃ 0℃
25℃ 50℃ 75℃ 100℃ 120℃ 140℃
-40
-25
0
25
50
75
100
120
140
图 8. 停止阀值电压与温度的关系
图 9. 反馈源电流与温度的关系
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7
典型性能特征（接上页）
这些特征图在 TA=25 条件下被归一化。
Peak Current Limit (ILIM
)
Startup Charging Current (ICH
)
1.4
1.3
1.2
1.1
1
1.4
1.3
1.2
1.1
1
0.9
0.8
0.7
0.6
0.9
0.8
0.7
0.6
-40℃ -25℃ 0℃
25℃ 50℃ 75℃ 100℃ 120℃ 140℃
-40℃ -25℃ 0℃ 25℃ 50℃ 75℃ 100℃ 120℃ 140℃
图 10. 启动充电电流与温度的关系
图 11. 峰值电流限制与温度的关系
Burst Operating Supply Current (Iop1
)
Over-Voltage Protection (VOVP)
1.4
1.3
1.2
1.1
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
1.4
1.3
1.2
1.1
1
0.9
0.8
0.7
0.6
-40
-25
0
25
50
75
100
120
140
-40℃ -25℃ 0℃
25℃ 50℃ 75℃ 100℃ 120℃ 140℃
图 12. 突发模式工作电源电流与温度的关系
图 13. 过压保护与温度的关系
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8
功能说明
启动
反馈控制
FSL116LR 采用电流模式控制，如图 16 所示。通常用光
电耦合器（如 FOD817A）和电压调节器（如 KA431）
来实现反馈网络。通过比较反馈电压与 RSENSE 电阻两端
的电压，可实现开关占空比的控制。当电压调节器参考引
脚电压超过内部参考电压 2.5V 时，光电耦合器 LED 电
流会增大，反馈电压 VFB 被拉低，并且占空比减小。这种
情况通常在输入电压提高或输出负载降低时发生。
启动期间，内部高压电流源提供内部偏压并为连接至 VCC
引脚的外部电容器 (CA) 充电，如图 14 所示。当 VCC 达
到开始电压 12 V，FPS™ 开始开关过程，并且内部高压
电流源被禁用。FPS 继续正常开关操作，电源由变压器
辅助绕组提供，直至 VCC 低于停止电压 8V。
图 14. 启动电路
图 16. 脉宽调制 (PWM) 电路
前沿消隐时间 (LEB)
振荡器模块
内部 SenseFET 导通瞬间，初级端电容放电和次级端整
流二极管反向恢复通常会导致 SenseFET 上通过一个高
电流尖峰。电阻 RSENSE 两端的过大电压会导致电流模式
PWM 控制中出现不正确的反馈运行状况。为了抵消这种
效应，FPS 采用了前沿消隐 (LEB) 电路（见图 16）。
SenseFET 导通后，此电路将在短时间 (tLEB) 内抑制
PWM 比较器。
振荡器频率在内部设定，FPS 具有随机频率波动功能。
开关电源的开关频率波动将能量分布在比 EMI 测试设备
测得的带宽更宽的频率范围内，因而能够减少 EMI。EMI
的减少量与频率变化范围有直接的关系。频率变化范围内
部固定；然而，频率范围的选择由外部反馈电压和内部自
激振荡器共同随机决定。随机选择的开关频率将 EMI 噪
声有效地分布在开关频率附近，并允许使用具有成本效益
的电感器，而不是交流输入电源滤波器，来满足全球
EMI 要求。
保护电路
FPS 具有若干项保护功能，如过载保护 (OLP)、过压保
护 (OVP)、输出短路保护 (OSP)、欠压锁定 (UVLO)、异
常过流保护 (AOCP) 以及热关断 (TSD)。由于这些保护电
路都完全集成在 IC 中，无需任何外部元件，因此能够在
不增加成本的情况下提高可靠性。如果出现故障情况，开
关将终止，且 SenseFET 保持关断。这会导致 VCC开始
下降。当 VCC 达到 UVLO 停止电压 VSTOP (8 V)，保护功
能被复位，并且内部高压电流源通过 VSTR 引脚向 VCC 电
容器充电。当 VCC 达到 UVLO 开始电压 VSTART (12 V)，
FPS 恢复正常运行。通过这种方式，自重启功能可以交
替使能和禁用功率 SenseFET 的开关过程，直到消除故
障状况。
IDS
several
mseconds
tSW=1/fSW
tSW
t
Dt
fSW
MAX
fSW+1/2DfSW
MAX
no repetition
fSW-1/2DfSW
several
milliseconds
t
图 15. 频率波动波形
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9
异常过流保护（AOCP）
Fault
occurs
Fault
Power
on
当次级整流二极管或变压器引脚短路时，在 LEB 时间内
有一个具有极高 di/dt 的陡波电流流过 SenseFET。虽然
FPS 具有过载保护 (OLP) 功能，在那种异常情况下仍不
足以保护 FPS，这是因为触发 OLP 前有很大的电流应力
施加在 SenseFET 上。FPS 包含内部异常过流保护
(AOCP) 电路，如图 19 所示。当栅极导通信号被施加到
功率 SenseFET，AOCP 模块被启用并监控通过感测电
阻的电流。电阻两端的电压与预置 AOCP 电平进行比
较。如果检测电阻电压大于 AOCP 电平，设置信号被施
加到锁存，导致 SMPS 关断。
VDS
removed
VCC
12V
8V
2.5R
OSC
t
S
R
Q
Q
PWM
Gate
Driver
Normal
operation
Fault
situation
Normal
operation
R
LEB
图 17. 自重启保护波形
Rsense
+
-
2
GND
过载保护 (OLP)
AOCP
VAOCP
过载定义为负载电流因意外事件而超过预设值。这种情况
下，应该激活保护电路，从而保护 SMPS。然而，即使
SMPS 正常工作，过载保护 (OLP) 电路也会在负载过渡
或启动期间被激活。为了避免出现这种不必要的工作状
况，特定时间后触发过载保护电路确定这是瞬态情况还是
真正的过载情况。
图 19.异常过流保护
热关断 (TSD)
SenseFET 和控制 IC 集成在同一封装中使 SenseFET 的
温度检测更简便。温度超过大约 137°C 时，热关断被激
活。
结合 IPK 电流限制引脚（若使用），当达到最大 PWM 占
空比时，电流模式反馈路径限制 SenseFET 中的电流。
如果输出消耗的功率超过最大功率，输出电压 (VO) 降至
低于该额定电压。这会减小通过光电耦合器 LED 的电
流，同时减小光电耦合器晶体管电流，进而增大反馈电压
(VFB)。如果 VFB 超过 2.4V，反馈输入二极管受阻，并且
5µA 的电流源 (IDELAY) 开始缓慢将 CFB 充电至 VCC。在这
种状况下，VFB 增大直至达到 6V，此时开关操作终止，
如图 18 所示。关断延时是指通过 5µA 的电流源将 CFB
从 2.4V 充电至 6V 所需的时间。
过压保护 (OVP)
若次级端反馈电路出现功能故障或焊接故障导致反馈路径
开环，通过光电耦合器晶体管的电流几乎变为零。然后，
VFB 将以类似于过载情况的方式攀升，从而导致强制向
SMPS 提供预置最大电流，直到触发过载保护。由于向
输出端提供了过大能量，在激活过载保护之前，输出电压
可能就超出了额定电压，从而导致次级端器件击穿。为防
止出现这种现象，采用了过压保护 (OVP) 电路。通常，
V
CC 与输出电压成正比，FPS 采用 VCC，而不是直接监控
VFB
输出电压。如果 VCC 超过 24V，便会激活 OVP 电路，导
致开关操作终止。为避免在正常工作期间激活 OVP，
Overload Protection
VCC 应该设计为低于 24V。
6V
2.4V
t12 =CFB×(V(t2)-V(t1 )) /IDELAY
t1
t2
t
图 18. 过载保护 (OLP)
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10
输出短路保护 (OSP)
VO
Voset
如果输出短路，在 LEB 时间内有一个具有极高 di/dt 的陡
波 电 流 流 过 SenseFET 。 关 断 时 ， 该 陡 波 电 流 会 在
SenseFET 漏极上产生高压应力。为了防止器件出现这
种异常状况，采用 OSP 检测 VFB 和 SenseFET 导通时间。
当 VFB 高于 1.6 V 且 SenseFET 导通时间少于 1.0 µs，
FPS 认为出现异常错误并关断 PWM 开关，直至 VCC 再
次达到 VSTART。异常状况输出如图 20 所示。
VFB
0.6V
0.45V
Turn-off Delay
Rectifier
Diode
Current
MOSFET
Drain
Current
IDS
ILIM
VFB
VDS
Minimum
D
Turn-on Time
VOUT
1.6µs
Output Short Occurs
time
IOUT
Switching
disabled
Switching
disabled
t1
t2 t3
t4
图 22. 突发模式运行
图 20.输出短路波形 (OSP)
调整峰值电流限制
软启动
如图 23 所示，PWM 比较器的同相引脚上连接了总阻值
为 6kΩ 的 内部电阻网络。内部二极管由 400µA 的
主电流源偏置时，电流限制引脚上的外部电阻 Rx 与内部
6kΩ 电阻并联。例如，FSL116LR 具有 1.2A 的典型
SenseFET 峰值电流限制 (ILIM)。通过在 IPK 引脚和地之间
插入 Rx，可以将 ILIM 调整为 0.8A。根据以下方程式可估
算 Rx 的值：
FPS 具有内部软启动电路，启动后，它缓慢增大反馈电
压以及 SenseFET 电流。典型软启动时间为 20ms，如
图 21 所示，启动过程中允许 SenseFET 电流逐渐递增。
输入功率开关器件的脉宽逐渐增加，从而建立适合变压器、
电感器和电容器的正确工作条件。输出电容器上的电压逐
渐增加，旨在顺畅地建立所需的输出电压。软启动还有助
于防止变压器饱和，并减少次级二极管上的应力。
1.2A:0.8A 6kΩ: XkΩ
X Rx|| 6kΩ
(1)
(2)
1.25ms
ILIM
其中，X 是指并联网络的电阻。
16 Steps
VCC
IDELAY
VCC
IFB
400µA
PWM
VFB
Current Limit
3
4
4.25kΩ
1.7kΩ
0.25ILIM
Drain
IPK
Current
Sense
Current
Rx
t
图 21. 内部软启动
突发运行
图 23. 峰值电流限制调整
为最大限度地降低待机模式下的功耗，FPS 会进入突发
运行模式。随着负载减小，反馈电压也随之减小 。
如图 22 所示，反馈电压降至 VBURH 以下时，器件自动进
入突发运行模式。开关持续进行，但电流限制在内部固定，
用于最大限度地减少变压器中的磁通密度。固定的电流限
制大于 VFB = VBURH 定义的限制，因此，进一步驱低 VFB
。
开关过程继续进行，直至反馈电压跌至低于 VBURL。此时，
开关操作将停止，输出电压开始降低，降低的速率取决于
待机电流负载。这会导致反馈电压上升。一旦此值超过
VBURH，开关操作将恢复。反馈电压则随之降低，此过程
重复进行。突发运行模式会交替使能和禁用 SenseFET
的开关操作，并降低待机模式下的开关损耗。
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11
9.83
9.00
8
5
6.670
6.096
1
4
8.255
7.610
TOP VIEW
1.65
1.27
(0.56)
7.62
3.683
3.200
5.08 MAX
3.60
3.00
0.33 MIN
0.356
0.200
15°
0°
0.560
0.355
2.54
9.957
7.870
7.62
FRONT VIEW
SIDE VIEW
NOTES:
A. CONFORMS TO JEDEC MS-001, VARIATION BA
B. ALL DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERS
C. DIMENSIONS ARE EXCLUSIVE OF BURRS,
MOLD FLASH, AND TIE BAR EXTRUSIONS
D. DIMENSIONS AND TOLERANCES PER ASME
Y14.5M-2009
E. DRAWING FILENAME: MKT-N08Frev3
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