1、新型智能電源集成電路 VIPer12A（西南交通大學峨眉校區四川峨眉614202 ）摘要：意法半導體公司生產的新型智能電源集成電路VIPer12A，脫機開關方式電源調節器VIPer家庭的新成員，可提供精確的電流和電壓調節功能。文中介紹了 VIPer12A的基本工作原理和主要工作特性，以及它的應用電路。0引言目前，移動電話、漆上型電腦、無線鉆機、數字攝像機、MP3播放機等便攜式設備的數量與日俱增，種類繁多。電池充電器和 AC適配器的廣泛使用，不僅為便攜式設備用戶的生活 提供了極大的方便，而且還大幅度降低了設備的使用費用。事實上 ，如果沒有充電器和 AC適 配器的使用，這些便攜式設備就沒有任何商用

2、價值。但是，隨著便攜式設備的數量日益增加，大量的AC適配器投入使用，本來對環境影響不太的問題現在卻變得十分突出。數量如此之我的AC適配器每年消耗電能多達若干個TWh,而且這一數字還在繼續攀升。預測顯示，到2006年，電源充電器和 AC適配器每年待機功耗將達到 60TWh，這是一種巨大的電能浪費，因此，在 待機模式狀態下，設備不會執行任何有用功能。鑒于這種情況，許多企業和國際組織試圖通過提高外部電源在待機或無負載狀態下的效率來扼止這發展趨勢。那么要實現這些愿望，需要哪些新技術呢？實際上，利用ST目前的產品VIPer12A和技術就足以讓您實現目標。1 VIPer12A的主要特性SOLKCLj1|

3、1SOGRdCjFB0V13DMsockceETO DRAINg DRAINSr.fbEVDD- SOD DRAIN3 DRAIN3 DRAIN EDRAFNST 最新推出的VIPer12A是脫機開關方式電源調節器VIPer家庭的新成員。這款芯片是為在高達5W（宛電源輸入電壓范圍）或10W（歐洲電源電壓）二次輸出功率的脫機電源中使 電流方式PWM控制器和一個高壓功率 MOSFET其中MOSFE采用了一項耐用、專利的智能電 源技術，該MOSFET用了一項耐用、專利的智能電源技術，該技術允許輸出電流垂直過硅片。用而專門優化設計的產品。其封裝形式采用結構緊奏的SO-8或 DIP-8,并在內部集成了專

4、用VIPer12A中負責提供控制邏輯的 VDD管腳具有強大的輸入電壓能力（840V有用范圍）， 這使得VIPer12A特別適合在電池充電器（包括鋰電池）的壁掛式適配器以及電視和監視器 的待機電源系統中使用。VIPer12A采用電流反饋，可與輸出MOSFET殊結構提供的檢測電流相媲美。典型應用包括鋰電池的雙電壓和電流控制以及前向轉換?？刂齐娐钒▋戎眠^壓、欠壓和過溫保護，50kHz器件額定730WDSS VIPer12A采用S08和DIP8封裝。VIPer12A是ST最新推出的脫機開關方式電源調節器VIPer產品家族的新成員，這款芯片是為在高達 5W（寬電源輸入電壓范圍）/10W（歐洲電源電壓）

5、二次輸出功率的脫機電源中使 用而專門優化的解決方案。VIPer12A封裝刑式采用結構緊奏的SO-8或DIP-8，并集成了專用電流方式PWM控制器和一個高壓電源MOSFET其中MOSFET用了一項耐用、專利的智能電源技術，允許輸出電流垂直流過硅片。負責提供控制邏輯的 VDD管腳具有強大的輸入電壓 能力，從而使 VIPer12A特別適用于電池充電器的壁掛式適配器，以及電視和監視的待機電 源。1.1 VIPer12A 的電流、電壓精度調節VIPer12A 可提供精確的電流和電壓調節功能。一個完整的調節方案可實現結合準確的 輸出特性。ITIII.丁 VIP*H2AQR2cokiwl- 曰S(X*RCE

6、T1D5IHGNU TSM101區I 1帶有二次反設的訓I2A電流電壓稱確調節電路圖1是一個由TSM1O驅區動器和VIPer12A組成的帶有二次反饋的電流電壓精確調節電路。其中的TSM10提供了兩個運算放大器和一個參考電壓，利用它可以對輸出電流和電壓進行調節。一個集成的“或”功能用于對兩個結果錯誤信號進行組合,從而對電壓電流進行限制,這一特別被稱之為矩形 U-1輸出特性。這種電源可以在電流方式輸出為主的電流充電器中于 提供規定的充電率。同時，電壓精度調節還便于鋰電流充電，因為，鋰電池需要電流和電壓兩種工作方式。1.2寬VDD電壓范圍VDD引腳電壓的可用范圍可以從 8V擴展到40V,這一功能為實

7、現各種特性的設計提供了 巨大的靈活性。VIPer12A具有兩個優點：（1）當器件天關操作后，會立刻收到錆繞組傳來的能量 ，因此，圖1中的CS會降低，鑒于 這一原因，使用一個小型陶瓷芯片（100nF）即能確保過濾功能。 并能夠使從輸入電壓接通到輸出電壓時出現的總啟動時間大幅度減少。（2） VIPer12A即便在很低或零輸出電壓的情況下,仍然保護其輸出電流特性。因此TSM10X是以正向模式供給的，所以，無論輸出電壓如何,它都能保電流調節。1.3反饋引腳的操作原則反饋引腳用于控制器件的操作，它與使用電壓輸入（運算放大器的反向輸入）的常規PWM控制電路有所不同，VIPer12A反饋引腳對電流很敏感。圖

8、 2是其內部電流模式的結構框圖。圖中的功率MOSFE用于提供一個與主電流ID保持比例的檢測電流Is，R2在接收到這一電流 和FB引腳傳來的電流后，將R2上的電壓與一個大約 0.32V的固定參考電壓進行比較。 當滿足 方程 9R2（ Is+IFB）=0.32V 時，MOSFET關斷。當IFB為零（光耦合器處于關閉狀態）時，該器件以滿負載工作，且符合漏電流Idlim的限制。當IFB超過IFBsd規定的極限時，器件停止開關。而這個數值大約是上面表達式的 85%,因此,這一器件可以滿足一個真正的0%負載循環的要求，這在轉換器接輕負載時是非常重要的。實際上，當漏電流大約是Idlim 的15%寸,即60m

9、A時,該器件將通過錯過開關循環進 入突發模式操作。1.4自動和過壓Power HOSFBT is OFF whenR2*(1s+Ifi) *0. 32VKm 32V/R2-Ifb)50kHzOSCILLATORFBSecondary feedback0. 32V I卩刪 S LATCHRDRAINhI10I SOURCEb圖2電流檯戒環路樁圖圖4過壓時序VIPel12A中包含一個連接在其漏極上的高壓啟動電流源，因此,對轉換器的輸入端施加有電壓時，只要VDD氐于VDDon這一啟動電流源立即被激活 ；而當VDD等于VDDon時,啟動電 流源關斷,器件通過打開、關閉其主功率MOSFE開始工作。因為

10、FB引腳無法接收光耦合器傳來的電流,所以VIPer12A可以滿負載工作,此時,輸出電壓將一直上升到二次環路在光耦 合器內開始發射電流的調節點上。在這一點上，轉換器開始調節，而此時FB引腳則可用于接收在二次側提供正確功率所需的電流。圖3是VIPer12A的啟動時序圖。圖4是VIPer12A的過壓時序。該圖給出了一個過壓順序的全部過程。當VDD超過VDDovp時,VDD引腳上的過壓檢測器將使 VIPer12A復位。值得注意的是，只有VDD達到VDDoff時， 該過壓事件才會被鎖定，以使器件自動恢復正常工作。2應用電路二0SBDSD24V圖5所示是利用VIPer12A做控制元件的一種洗衣機和洗碗機控

11、制器中的開關電源電路。該電路通過耦合電感來實現兩路輸出的變換，其變換器是基于降壓型的BUCK電路。該電路采用離線模式工作，具有很寬的輸入電壓范圍（從80285V的交流電壓），可以提供Vout1為5 V , Vout2為24V的兩路輸出。兩路輸出都使用二極管來防止過壓，分別分別為圖 中的VD04和VD05。本電路的輸入部分包括一個電阻RO1、一個整流二極管 VD01和一個濾波電容 C01。其中電阻是為了防止電流過大而設的保護電阻。電容為濾波元件，利用它可在二極管導通時儲存一部分能量，然后再逐漸釋放出。濾波電容越大，濾波效果越好。但是，電容過大，二極 管的發熱也越嚴重，由此，設計時應全方面綜合考慮

12、。輸出電感L是在同一個鐵氧體磁芯上繞有兩個耦合繞組的電感器，利用正確的匝比和耦合因子可以得到正確的輸出電壓，該電路中使用的是1.5 mH的電感。反饋電路由穩壓管 DZ02、三極管 G01、二極管VD03、電容C04以及電阻R02和R03組成。VIPer12A的啟動電壓是14.5 V，關閉電壓是8V。通電后，電路先對 C03充電到14.5 V 電壓，當達到 Vdd的開啟電壓時，VIPer12A開始工作，MOS-FET開始開關動作。5 V和24 V輸出是通過變壓器的匝比得到的。當5 V輸出減小時，由于 DZ02穩壓管上的電壓不變，流過VD03的電流減小，從而使進入反饋引腳 FB的電流減小。事實上，FB引腳對電流變化 非常敏感，由此得到的反饋電壓也變小，進而使電路對開關占空比進