单片开关电源VIPER53原理
发布时间：2019-7-15 15:39
发布者：xunavc
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单片开关电源VIPER53原理 1．概述 单片集成开关电源 VIPer53是 ST 意法半导体VIPower家族中新推出的又一性价比极强的电源芯片。该器件内部集成了专用电流型 PWM控制器和一个采用多晶胞网格（Mdmesh）工艺的高压功率场效应管（MOSFET）。同时此芯片还含有 10~300kHz外部可调频率的振荡器、高压起动电流源、带隙基准、用于环路补偿的并联调整器、误差放大器及输入过压、输入欠压、过流、过温保护等电路。与同等级的芯片的相比，除了具有各种完善的保护功能外，最具有特点的就是符合“蓝天使”和“能源之星”的待机功能。 
2．基本性能特点 VIPer53有直插和贴片两种封装形式： VIPer53DIP（DIP-8）、VIPer53SP（PowerSO-10）； 它们的功率等级分别为 50W和 65W。 VIPer53的内部结构框图如下图所示。 其管脚功能如下：电源脚（VDD）：提供给芯片内部全部控制电路的电源，同时它与内部漏极（ DRAIN）高压电流源相联。此引脚电压的可用范围可以从 8.4V扩展到 18V。源极（SOURCE）：功率 MOSFET的源极与电路的原边功率地。漏极（DRAIN）： 功率 MOSFET的漏极，同时也用于给内部高压电流源充电。最高耐压650V。补偿脚（ COMP）：电流方式结构输入和内部误差放大器输出。通过补偿网络来调节开关电源的动态响应特性。工作电压范围从 0.5V~4.5V。过载延时保护（TOVL）：通过外部扩展电容的容值大小来设定过载保护延时点。振荡脚（OSC）：通过外部扩展阻容网络值来设定电源工作频率，设定工作频率范围从10k~300kHz。 3．基本工作原理 1）正常工作模式 当输入电压在芯片的漏极（ DRAIN）建立起来以后，同时 VIPer53通过内部高压电流源对电源（ VDD）进行充电。当内部电源电压超过开启域值电压 11.5V时，滞回比较器开始工作，并关断内部高压电流源，同时也给 RS触发器送一个工作信号。在场应管（MOSFET）打开后进行第一个周期的磁转换，如果关开电源其它信号正常，辅助绕组将给电源（VDD）侧的电容充电，直至电容中储存的能量足以维持 VIPer53芯片的最低功耗，此时开关电源进入正常工作模式。 2）过压保护模式 电源（VDD）电压高于内部 18V电压基准时，过压比较器会送一个过压关断的停止工作信号给 RS触发器，开关电源进入过压保护模式。 3）欠压保护模式 电源（VDD）电压低于内部 8.4V电压基准时，欠压比较器会送一个欠压关断的停止工作信号给 RS触发器，开关电源进入欠压保护模式。 4）过载保护模式 当通过外部反馈作用于补偿脚（ COMP），当电压高于 4.35V时，过载保护将被触发。而扩展于过载延时保护（ TOVL）的电容中储存的能量通过内部的开关管进行放电。当电压低于 4V以后，芯片即进入完全的过载保护模式。 5）待机模式 当补偿脚（COMP）电压低于 0.5V时，待机比较器会送一个高电平信号至 RS触发器，使芯片进待机模式。处于待机状态时，整机功耗小于 0.5W。 4．典型应用 下图是一个应用 VIPer53设计的 12V/4A的原边反馈的开关电源，其输入电压范围为 165~265Vac，电源的工作频率是 100kHz。此方案针对输出电压精度不是很高的，且成本低廉的应用场合。 VIPER53 单片开关电源VIPER53原理 1．概述 单片集成开关电源 VIPer53是 ST 意法半导体VIPower家族中新推出的又一性价比极强的电源芯片。该器件内部集成了专用电流型 PWM控制器和一个采用多晶胞网格（Mdmesh）工艺的高压功率场效应管（MOSFET）。同时此芯片还含有 10~300kHz外部可调频率的振荡器、高压起动电流源、带隙基准、用于环路补偿的并联调整器、误差放大器及输入过压、输入欠压、过流、过温保护等电路。与同等级的芯片的相比，除了具有各种完善的保护功能外，最具有特点的就是符合“蓝天使”和“能源之星”的待机功能。 2．基本性能特点 VIPer53有直插和贴片两种封装形式： VIPer53DIP（DIP-8）、VIPer53SP（PowerSO-10）； 它们的功率等级分别为 50W和 65W。 VIPer53的内部结构框图如下图所示。 其管脚功能如下：电源脚（VDD）：提供给芯片内部全部控制电路的电源，同时它与内部漏极（ DRAIN）高压电流源相联。此引脚电压的可用范围可以从 8.4V扩展到 18V。源极（SOURCE）：功率 MOSFET的源极与电路的原边功率地。漏极（DRAIN）： 功率 MOSFET的漏极，同时也用于给内部高压电流源充电。最高耐压650V。补偿脚（ COMP）：电流方式结构输入和内部误差放大器输出。通过补偿网络来调节开关电源的动态响应特性。工作电压范围从 0.5V~4.5V。过载延时保护（TOVL）：通过外部扩展电容的容值大小来设定过载保护延时点。振荡脚（OSC）：通过外部扩展阻容网络值来设定电源工作频率，设定工作频率范围从10k~300kHz。 3．基本工作原理 1）正常工作模式 当输入电压在芯片的漏极（ DRAIN）建立起来以后，同时 VIPer53通过内部高压电流源对电源（ VDD）进行充电。当内部电源电压超过开启域值电压 11.5V时，滞回比较器开始工作，并关断内部高压电流源，同时也给 RS触发器送一个工作信号。在场应管（MOSFET）打开后进行第一个周期的磁转换，如果关开电源其它信号正常，辅助绕组将给电源（VDD）侧的电容充电，直至电容中储存的能量足以维持 VIPer53芯片的最低功耗，此时开关电源进入正常工作模式。 2）过压保护模式 电源（VDD）电压高于内部 18V电压基准时，过压比较器会送一个过压关断的停止工作信号给 RS触发器，开关电源进入过压保护模式。 3）欠压保护模式 电源（VDD）电压低于内部 8.4V电压基准时，欠压比较器会送一个欠压关断的停止工作信号给 RS触发器，开关电源进入欠压保护模式。 4）过载保护模式 当通过外部反馈作用于补偿脚（ COMP），当电压高于 4.35V时，过载保护将被触发。而扩展于过载延时保护（ TOVL）的电容中储存的能量通过内部的开关管进行放电。当电压低于 4V以后，芯片即进入完全的过载保护模式。 5）待机模式 当补偿脚（COMP）电压低于 0.5V时，待机比较器会送一个高电平信号至 RS触发器，使芯片进待机模式。处于待机状态时，整机功耗小于 0.5W。 4．典型应用 下图是一个应用 VIPer53设计的 12V/4A的原边反馈的开关电源，其输入电压范围为 165~265Vac，电源的工作频率是 100kHz。此方案针对输出电压精度不是很高的，且成本低廉的应用场合。 VIPER53设计的12V/3A 的副边反馈的开关电源电路如图是一个应用VIPer53设计的12V/3A 的副边反馈的开关电源，其输入电压范为85~265Vac，电源的工作频率是60kHz。 线性光电耦合器 Opto1、可调精密电压基准源TL431 和C8 组成一个一阶控制的负反馈闭环系统。通过电阻R7 和R8 构成的输出电压采样电路，将电压信号与TL431 内部2.5V 的电压基准进行比较而形成的误差电压来改变 Opto1 中的LED 流过的电流，即控制光接受三极管的开度来使VIPer53 发出脉宽控制信号，调节VIPer53 的输出占空比范围使用输出电压保持不变，最终达到稳压的作用。 VIPER53 www.dzsc.com/ic-detail/9_5793.html设计的12V/3A 的副边反馈的开关电源电路如图是一个应用VIPer53设计的12V/3A 的副边反馈的开关电源，其输入电压范为85~265Vac，电源的工作频率是60kHz。 线性光电耦合器 Opto1、可调精密电压基准源TL431 和C8 组成一个一阶控制的负反馈闭环系统。通过电阻R7 和R8 构成的输出电压采样电路，将电压信号与TL431 内部2.5V 的电压基准进行比较而形成的误差电压来改变 Opto1 中的LED 流过的电流，即控制光接受三极管的开度来使VIPer53 发出脉宽控制信号，调节VIPer53 的输出占空比范围使用输出电压保持不变，最终达到稳压的作用。 |
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