新型智能电源集成电路VIPer12A

1、新型智能电源集成电路 VIPer12A（西南交通大学峨眉校区四川峨眉614202 ）摘要：意法半导体公司生产的新型智能电源集成电路VIPer12A，脱机开关方式电源调节器VIPer家庭的新成员，可提供精确的电流和电压调节功能。文中介绍了 VIPer12A的基本工作原理和主要工作特性，以及它的应用电路。0引言目前，移动电话、漆上型电脑、无线钻机、数字摄像机、MP3播放机等便携式设备的数量与日俱增，种类繁多。电池充电器和 AC适配器的广泛使用，不仅为便携式设备用户的生活 提供了极大的方便，而且还大幅度降低了设备的使用费用。事实上 ，如果没有充电器和 AC适 配器的使用，这些便携式设备就没有任何商用

2、价值。但是，随着便携式设备的数量日益增加，大量的AC适配器投入使用，本来对环境影响不太的问题现在却变得十分突出。数量如此之我的AC适配器每年消耗电能多达若干个TWh,而且这一数字还在继续攀升。预测显示，到2006年，电源充电器和 AC适配器每年待机功耗将达到 60TWh，这是一种巨大的电能浪费，因此，在 待机模式状态下，设备不会执行任何有用功能。鉴于这种情况，许多企业和国际组织试图通过提高外部电源在待机或无负载状态下的效率来扼止这发展趋势。那么要实现这些愿望，需要哪些新技术呢？实际上，利用ST目前的产品VIPer12A和技术就足以让您实现目标。1 VIPer12A的主要特性SOLKCLj1|

3、1SOGRdCjFB0V13DMsockceETO DRAINg DRAINSr.fbEVDD- SOD DRAIN3 DRAIN3 DRAIN EDRAFNST 最新推出的VIPer12A是脱机开关方式电源调节器VIPer家庭的新成员。这款芯片是为在高达5W（宛电源输入电压范围）或10W（欧洲电源电压）二次输出功率的脱机电源中使 电流方式PWM控制器和一个高压功率 MOSFET其中MOSFE采用了一项耐用、专利的智能电 源技术，该MOSFET用了一项耐用、专利的智能电源技术，该技术允许输出电流垂直过硅片。用而专门优化设计的产品。其封装形式采用结构紧奏的SO-8或 DIP-8,并在内部集成了专

4、用VIPer12A中负责提供控制逻辑的 VDD管脚具有强大的输入电压能力（840V有用范围）， 这使得VIPer12A特别适合在电池充电器（包括锂电池）的壁挂式适配器以及电视和监视器 的待机电源系统中使用。VIPer12A采用电流反馈，可与输出MOSFET殊结构提供的检测电流相媲美。典型应用包括锂电池的双电压和电流控制以及前向转换。控制电路包括内置过压、欠压和过温保护，50kHz器件额定730WDSS VIPer12A采用S08和DIP8封装。VIPer12A是ST最新推出的脱机开关方式电源调节器VIPer产品家族的新成员，这款芯片是为在高达 5W（宽电源输入电压范围）/10W（欧洲电源电压）

5、二次输出功率的脱机电源中使 用而专门优化的解决方案。VIPer12A封装刑式采用结构紧奏的SO-8或DIP-8，并集成了专用电流方式PWM控制器和一个高压电源MOSFET其中MOSFET用了一项耐用、专利的智能电源技术，允许输出电流垂直流过硅片。负责提供控制逻辑的 VDD管脚具有强大的输入电压 能力，从而使 VIPer12A特别适用于电池充电器的壁挂式适配器，以及电视和监视的待机电 源。1.1 VIPer12A 的电流、电压精度调节VIPer12A 可提供精确的电流和电压调节功能。一个完整的调节方案可实现结合准确的 输出特性。ITIII.丁 VIP*H2AQR2cokiwl- 曰S(X*RCE

6、T1D5IHGNU TSM101區I 1帶有二次反設的训I2A电流电压稱确调节电路图1是一个由TSM1O驱区动器和VIPer12A组成的带有二次反馈的电流电压精确调节电路。其中的TSM10提供了两个运算放大器和一个参考电压，利用它可以对输出电流和电压进行调节。一个集成的“或”功能用于对两个结果错误信号进行组合,从而对电压电流进行限制,这一特别被称之为矩形 U-1输出特性。这种电源可以在电流方式输出为主的电流充电器中于 提供规定的充电率。同时，电压精度调节还便于锂电流充电，因为，锂电池需要电流和电压两种工作方式。1.2宽VDD电压范围VDD引脚电压的可用范围可以从 8V扩展到40V,这一功能为实

7、现各种特性的设计提供了 巨大的灵活性。VIPer12A具有两个优点：（1）当器件天关操作后，会立刻收到锖绕组传来的能量 ，因此，图1中的CS会降低，鉴于 这一原因，使用一个小型陶瓷芯片（100nF）即能确保过滤功能。 并能够使从输入电压接通到输出电压时出现的总启动时间大幅度减少。（2） VIPer12A即便在很低或零输出电压的情况下,仍然保护其输出电流特性。因此TSM10X是以正向模式供给的，所以，无论输出电压如何,它都能保电流调节。1.3反馈引脚的操作原则反馈引脚用于控制器件的操作，它与使用电压输入（运算放大器的反向输入）的常规PWM控制电路有所不同，VIPer12A反馈引脚对电流很敏感。图

8、 2是其内部电流模式的结构框图。图中的功率MOSFE用于提供一个与主电流ID保持比例的检测电流Is，R2在接收到这一电流 和FB引脚传来的电流后，将R2上的电压与一个大约 0.32V的固定参考电压进行比较。 当满足 方程 9R2（ Is+IFB）=0.32V 时，MOSFET关断。当IFB为零（光耦合器处于关闭状态）时，该器件以满负载工作，且符合漏电流Idlim的限制。当IFB超过IFBsd规定的极限时，器件停止开关。而这个数值大约是上面表达式的 85%,因此,这一器件可以满足一个真正的0%负载循环的要求，这在转换器接轻负载时是非常重要的。实际上，当漏电流大约是Idlim 的15%寸,即60m

9、A时,该器件将通过错过开关循环进 入突发模式操作。1.4自动和过压Power HOSFBT is OFF whenR2*(1s+Ifi) *0. 32VKm 32V/R2-Ifb)50kHzOSCILLATORFBSecondary feedback0. 32V I卩刪 S LATCHRDRAINhI10I SOURCEb图2电流檯戒环路桩图图4过压时序VIPel12A中包含一个连接在其漏极上的高压启动电流源，因此,对转换器的输入端施加有电压时，只要VDD氐于VDDon这一启动电流源立即被激活 ；而当VDD等于VDDon时,启动电 流源关断,器件通过打开、关闭其主功率MOSFE开始工作。因为

10、FB引脚无法接收光耦合器传来的电流,所以VIPer12A可以满负载工作,此时,输出电压将一直上升到二次环路在光耦 合器内开始发射电流的调节点上。在这一点上，转换器开始调节，而此时FB引脚则可用于接收在二次侧提供正确功率所需的电流。图3是VIPer12A的启动时序图。图4是VIPer12A的过压时序。该图给出了一个过压顺序的全部过程。当VDD超过VDDovp时,VDD引脚上的过压检测器将使 VIPer12A复位。值得注意的是，只有VDD达到VDDoff时， 该过压事件才会被锁定，以使器件自动恢复正常工作。2应用电路二0SBDSD24V图5所示是利用VIPer12A做控制元件的一种洗衣机和洗碗机控

11、制器中的开关电源电路。该电路通过耦合电感来实现两路输出的变换，其变换器是基于降压型的BUCK电路。该电路采用离线模式工作，具有很宽的输入电压范围（从80285V的交流电压），可以提供Vout1为5 V , Vout2为24V的两路输出。两路输出都使用二极管来防止过压，分别分别为图 中的VD04和VD05。本电路的输入部分包括一个电阻RO1、一个整流二极管 VD01和一个滤波电容 C01。其中电阻是为了防止电流过大而设的保护电阻。电容为滤波元件，利用它可在二极管导通时储存一部分能量，然后再逐渐释放出。滤波电容越大，滤波效果越好。但是，电容过大，二极 管的发热也越严重，由此，设计时应全方面综合考虑

12、。输出电感L是在同一个铁氧体磁芯上绕有两个耦合绕组的电感器，利用正确的匝比和耦合因子可以得到正确的输出电压，该电路中使用的是1.5 mH的电感。反馈电路由稳压管 DZ02、三极管 G01、二极管VD03、电容C04以及电阻R02和R03组成。VIPer12A的启动电压是14.5 V，关闭电压是8V。通电后，电路先对 C03充电到14.5 V 电压，当达到 Vdd的开启电压时，VIPer12A开始工作，MOS-FET开始开关动作。5 V和24 V输出是通过变压器的匝比得到的。当5 V输出减小时，由于 DZ02稳压管上的电压不变，流过VD03的电流减小，从而使进入反馈引脚 FB的电流减小。事实上，FB引脚对电流变化 非常敏感，由此得到的反馈电压也变小，进而使电路对开关占空比进