VIPER26：高性能智能高压转换器的深度解析

引言

在电子工程师的日常工作中，选择合适的电源转换芯片至关重要。VIPER26作为一款智能高压转换器，集成了800V雪崩耐量功率MOSFET与PWM电流模式控制，在众多应用领域展现出卓越的性能。本文将深入剖析VIPER26的特性、参数、工作原理及典型应用电路，为工程师们提供全面的参考。

文件下载：EVLVIP26H-12WFN.pdf

一、VIPER26的关键特性

1. 强大的功率MOSFET

VIPER26采用800V雪崩耐量功率MOSFET，允许宽范围的交流输入，大大扩展了输入电压的适用范围。同时，其较低的导通电阻（典型值7Ω）有助于降低功耗，提高转换效率。

2. 集成多种功能

芯片集成了HV启动和Sense - FET，减少了外部元件数量，降低了成本和电路板空间。内置的电流模式PWM控制器，实现了精确的电流控制，确保输出电压的稳定性。

3. 低功耗设计

在无负载条件下，230VAC输入时功耗小于30mW；带250mW负载时，230VAC输入功耗小于400mW，满足了严格的节能标准。

4. 可调电流限制

通过连接外部电阻到LIM引脚，可以调整漏极电流限制，灵活适应不同的应用需求。

5. 降低EMI

采用抖动开关频率（60kHz ± 4kHz（L型）或115kHz ± 8kHz（H型）），有效降低了EMI滤波器的成本。

6. 完善的保护功能

具备过载/短路保护（OLP）、反馈回路断开保护等，且能自动重启，提高了系统的可靠性。

二、引脚设置与功能

1. 引脚布局

VIPER26有DIP - 7和SO16窄两种封装形式。各引脚的功能如下：	引脚编号（DIP7/SO16N）	引脚名称	功能
1 - 2	GND	接地和MOSFET源极连接，是内部MOSFET源极和控制器接地参考
3	N.C.	未连接，可焊接到GND
4	N.A.	用户不可用，机械连接到控制器框架的管芯焊盘，建议连接到GND
5	VDD	控制器电源，需连接外部存储电容，内部连接高压电流源，启动和故障时为VDD电容充电
6	LIM	漏极电流限制，可通过连接外部电阻到GND来降低漏极电流限制
7	FB	直接反馈，是内部跨导误差放大器的反相输入，参考电压为3.3V
8	COMP	补偿，是内部误差放大器的输出，连接补偿网络以实现控制回路的稳定性和良好动态性能
9 - 12	N.C.	内部未连接，需悬空以确保安全间距
13 - 16	DRAIN	MOSFET漏极，启动时内部高压电流源从该引脚吸收电流为VCC电容充电，需在PCB上放置铜面积以利于散热

2. 引脚使用注意事项

在设计PCB时，要注意在DRAIN引脚下方设计铜面积用于散热。对于VDD引脚，需连接外部存储电容，并在靠近IC处并联一个小的旁路电容（典型值0.1μF）用于滤波。

三、电气和热学参数

1. 绝对最大额定值

参数	最小值	最大值	单位
VDRAIN（漏源电压）	-	800	V
IDRAIN（脉冲漏极电流）	-	3	A
VCOMP（COMP引脚电压）	- 0.3	3.5	V
VFB（FB引脚电压）	- 0.3	4.8	V
VLIM（LIM引脚电压）	- 0.3	2.4	V
VDD（电源电压）	- 0.3	自限	V
IDD（输入电流）	- 0.3	20	mA
PTOT（功率耗散，DIP7，Tamb < 40°C）	-	1	W
PTOT（功率耗散，SO16N，Tamb < 60°C）	-	1.5	W
TJ（结温工作范围）	- 40	150	°C
TSTG（存储温度）	- 55	150	°C

2. 热学数据

不同封装形式下的热阻参数有所不同，例如在标准单面FR4板上，当耗散功率为1W时，SO16N和DIP - 7的热阻参数如下：	参数	SO16N	DIP - 7	单位
热阻结到外壳（情况1）	10	10	°C/W
热阻结到环境（情况1）	120	120	°C/W
热阻结到外壳（情况2）	5	5	°C/W
热阻结到环境（情况2）	85	95	°C/W

四、典型电气特性

1. 温度对参数的影响

通过一系列图表展示了温度对漏极电流限制（IDLIM）、开关频率（FOSC）、跨导（GM）等参数的影响。例如，随着温度升高，IDLIM会有所变化，工程师在设计时需要考虑这些因素，以确保系统在不同温度环境下的稳定性。

2. 其他特性

还给出了功率MOSFET的电容变化与漏源电压的关系、安全工作区（SOA）等特性曲线，为工程师评估芯片的性能提供了重要依据。

五、典型应用电路

1. 降压转换器（Buck Converter）

适用于输出电压大于VDDCSon的情况，通过合理选择外部元件，可以实现稳定的降压输出。

2. 反激转换器（Flyback Converter）

包括隔离和非隔离两种形式，可根据具体应用需求进行选择设计。在隔离反激转换器中，需要注意反馈回路的设计，以确保输出电压的稳定。

3. 其他应用

还可用于辅助电源、功率计量、LED驱动等领域，为不同的电子设备提供稳定的电源。

六、工作原理详解

1. 功率部分

采用n沟道功率MOSFET，具备800V的击穿电压和典型7Ω的导通电阻。SenseFET结构实现了几乎无损的电流检测，热传感器可实时监测芯片温度。

2. 高压电流发生器

由DRAIN引脚供电，启动时，当输入大容量电容两端电压达到VDRAIN_START阈值，发生器启动，为VDD电容充电。当VDD电压达到VDDon阈值，功率部分开始切换，高压电流发生器关闭。

3. 振荡器

开关频率内部固定为60kHz（VIPER26LN或LD）或115kHz（VIPER26HN或HD），并进行频率调制，降低了EMI。

4. 软启动

启动阶段，软启动功能逐步增加逐周期漏极电流限制，直至达到默认值IDlim，减少了对次级二极管的应力，防止变压器饱和。

5. 可调电流限制

通过LIM引脚连接外部电阻，可以调整漏极电流限制，满足不同应用的需求。

6. FB引脚和COMP引脚

在非隔离拓扑中，FB引脚直接接收输出电压的反馈信号；在隔离拓扑中，需禁用内部误差放大器，通过光耦控制COMP引脚。

7. 突发模式

当VCOMP电压低于VCOMPL阈值时，功率MOSFET保持关断状态，降低功耗。当VCOMP电压超过VCOMPL + VCOMPL_HYS阈值时，转换器重新开始切换。

8. 过载或短路后的自动重启

通过集成的上下计数器实现过载保护，当峰值漏极电流持续等于IDlim时，经过一定时间后，功率MOSFET开关关闭，经过tRESTART时间后，通过软启动重新启动。

9. 开环故障保护

在反激拓扑中，若反馈回路故障或绕组意外断开，芯片会根据辅助电压和VDD电流判断故障，并采取相应保护措施。

七、封装信息与订购代码

1. 封装信息

提供了DIP - 7和SO16窄两种封装的详细尺寸信息，方便工程师进行PCB设计。

2. 订购代码

不同的订购代码对应不同的封装和包装形式，如VIPER26LN为DIP - 7封装，采用管装；VIPER26HDTR为SO16N封装，采用卷带包装。

总结

VIPER26以其丰富的功能、卓越的性能和完善的保护机制，成为电子工程师在电源设计中的理想选择。在实际应用中，工程师需要根据具体需求，合理选择封装形式、设置引脚参数，并结合典型应用电路进行设计。同时，要充分考虑温度、EMI等因素对芯片性能的影响，以确保系统的稳定性和可靠性。希望本文能为工程师们在使用VIPER26进行设计时提供有价值的参考。你在使用VIPER26的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。