VIPER22A内部结构图及应用电路

来源:网络整理 作者:2017年11月14日 17:03
关键词:viper22

  VIPerX22A是一个单封装的产品,在同一颗芯片上整合了一个专用电流式PWM控制器和一个高压功率场效应MOS晶体管。这种方法可以减少组件数量,降低系统成本,简化电路板设计。因此,这个产品家族广泛用于离线开关式电源。此外,该系列产品还采用微型的SMD封装(SO-8)。VIPer系列的待机功耗(小于1W)符合蓝天使和能源之星等节能标准。

  VIPerX22A产品采用ST的VIPower M0-3高压专利技术,M0-3高压技术利用一个P型掩埋层的方法,允许在同一颗芯片上集成低压系统(PWM)和电流垂直流动的功率级,如图2所示。 VIPerX22A产品有以下一般特性∶自动热关断;高压启动电流源;防止输出短路导致击穿故障的打嗝(HICCUP)模式;保证低负载条件下低功耗的突发模式。

  而且,VIPower M0-3技术还可用于开发最小击穿电压为730V的功率场效应MOS晶体管。表2说明了该产品在不同的封装和工作条件下的功率处理能力。

  VIPer22A特点

  VIPer22A是一种工作于开关模式下的电源芯片。它有如下特点:

  工作频率固定为60kHz。

  芯片自身采用9v-38v的供电电压。供电范围广,容易与开关变压器相匹配。

  稳压方式采用电流控制模式。

  芯片内置完善的过压、过流、超温保护电路。

  直接从芯片内部开关管引出高压电流源,提供开关电路启动使用。

  内部结构框图

  VIPER22A内部结构图及应用电路

  通过示意图我们不难看出功率级是由含有一个快速比较器的电流式结构驱动的,驱动电流来自NMO Ssense和feed-back(FB)两个引脚。比较器输出连接到消隐时间模块,以确保导通时间最短。只需一个外部振荡器,即可将开关频率固定在 60kHz,从而不再需要其它的外部组件。其它的内部模块是内部电源稳压器和过热检测器,前者在VDD引脚上能够支持45V,後者在170°C(典型值)时提供热关断功能。该产品的系统控制是一个电流模式结构,在这个结构中,N-MOS感应电流和FB电流汇合在电阻器R2上。电阻R2上的电压取决于这个电流值的大小,然後,这个电压值与一个内部固定的参考电压(0.23V)比较。

  比较器的输出用于驱动场效应MOS晶体管,因此,开关频率取决于反馈电流和 Id电流值的大小。在这个应用中,反馈回路的实现方法是通过一个光耦合器利用输出电压驱动这个FB引脚,以保证输入出输出之间的绝缘。监视VDD电压的是一个磁滞比较器,它能够管理启动电流生成器。事实上,只要VDD电压值大于VDDON的电压值,比较器就会导通,并给VDD电容器充电。一旦达到这个条件,功率场效应MOS晶体管就立即开始开关操作。突发模式工作原理是跳过相同的开关周期,以便在负载减弱时降低功耗。

  VIPER22A应用电路

  VIPER22A内部结构图及应用电路

  图二

  VIPER22A内部结构图及应用电路

  图2是VIPer22A构成的电源实用电路。这是一种通用电源,有5V、24V、3 3V三种输出电压,适合做VCD、DVD等电器的供电电源,也可维修电源时代换使用。

  如图3所示,VIPer22A内部集成了一个高耐压场效应开关管,开关管击穿电压为700V。VIPer22A独特的稳压工作方式与常规电源芯片有了较大的不同。VIPer22A是通过对开关管电流的控制来维持输出电压稳定的。通电瞬间,VIPer22A开始启动,内部振荡电路起振,输出脉冲电压驱动开关管导通。开关变压器中电流迅速上升,导通电流将通过开关管源极进入地端,形成回路。由电阻R2完成对开关管电流的取样。

  当开关管电流迅速达到设计极限的时候,取样电流在R2上产生降压将超过0.23V门限,则芯片内部误差放大器输出高电压,关闭驱动电路,从而使开关管截止,负载电流减少。在开关变压器次级电压建立之后,VIPer22A外部FB端将得到一个与次级电压成正比例关系的反馈电流,它与取样电流相雪加,共同在电阻R2上形成误差电压,误差电压对比较放大器进行控制,就可以实现输出电压的稳定了。在VIPer22A的稳压环节中,并不直接以开关管源极电流作为取样电流,而是从开关管弓|出另一个较小电流i,由此间接对进行取样,这两个电流之间有一个560的固定倍率,即开关管电流l 是小电流的560倍。

  由于取样电流大大减少,所以可以使用 较大的230欧姆电阻作为取样电阻,在减少损耗的同时,输出电压更加稳定精确。误差比较的基准电压为0 23V。可以看出,VIPer22A的最大电流是完全由内部电路确定好了的。当FB端接地时,开关管电流达到设计极限即最大值。因为运算放大器输入阻抗极高,取样电流问看成直接通过电阻R1(反馈阻)与R2 (取样电阻)的并联电路入地。这样就可以通过计算得出开关管设计电流的最大值:

  VIPER22A内部结构图及应用电路

  将电阻值代入,计算得出为0 6888A,这就是开关管电流的设计极限。在开关电源中,开关管电流对输出功率起决定性作用,电流确定,以VIPer22A组成的开关电源最大输出功率也基本上确定了。

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