嵌入式零功耗模式(ZPM)让开关电源功耗在230VAC时低于4mW,按照IEC 62301标准定义,这个功耗值可视为零功耗。
VIPer0P内部功能集成度很高,有助于设计职员设计一款轻巧的电源,同时节省组件本钱。

VIPer0P是一款设计灵巧的功率转换器,适用于开关电源拓扑,例如,反激式转换器、正极或负极输出降压式转换器。

该产品的宽输出电压范围(5V-30V)方便设计职员灵巧地选用变压器。在诸多内部保护功能中,新的磁通量密度泄露防护可防止启动过程中发生电流尖峰和变压器饱和征象。
目前,绿色节能对付家电厂商是一个巨大寻衅,为达到现行或往后出台的更严格的能效法规的哀求,家电厂商必须按照节能环保理念设计产品。
智能功率产品是意法半导体的一大业务之柱,意法半导体致力于为客户智能家电供应节能电源,而VIPer0P正是意法半导体履行承诺的范例。
很多家电在大部分生命周期内是处于待机模式,白白摧残浪费蹂躏大量电能,导致这种征象的缘故原由很大略,只是没有人去关闭机器式电源开关,割断电器与电源插座的电连接。
智能开关机管理可有效地办理这种能源摧残浪费蹂躏问题,VIPer0P的零功耗模式(ZPM)正是为此设计。纵然家电处于待机状态下,未断开与电源插座的连接,前辈的开关机管理技能仍可实现极低的输入功耗。
事实上,设备在事情周期结束后可以立即自动关闭,必要时再重启开机。零功耗模式是由微掌握器自动掌握,也可以由用户用低压开关按钮或遥控系统加以掌握。有了零功耗模式后,电器产品可省去机器开关,降落组件本钱。
二、VIPer0P产品特性图2所示是VIPer0P的构造简图,组件包括一个800V击穿电压、20Ω导通电阻的MOSFET晶体管和一个内置过流保护机制的固定频率的电流式PWM掌握器。为了能够利用最小的滤波器达到电磁滋扰规范哀求,掌握器事情频率采取频率抖动技能的固定频率。在能效和变压器尺寸方面,为便于客户选择最有效的办理方案,意法半导体供应两款产品,分别是(FOSC)开关频率为60kHz的“L”款和120kHz的“H”款。VIPer0P配备轻载管理功能,在几毫安负载时同样能够取得良好的能效。
为避免人耳听到噪声,在轻载时,漏极限流(IDLIM)从400mA降至105mA,此时,掌握器进入脉冲频率调制(PFM)模式。
该产品封装采取SO16窄贴装(SMD)。
图1 – VIPer0P的紧张运用领域
三、零功耗模式作为该产品的一个紧张特性,零功耗模式是指产品被完备关断的待机状态,此时,输出电压为零,在 230V电压下,待机功耗在4mW以下。
芯片进入零功耗模式的方法是:逼迫OFF引脚连接SGND引脚,时长tDEB_OFF 大于10ms;退出零功耗模式(规复正常开关操作)的方法是:逼迫ON引脚连接SGND引脚,时长tDEB_ON大于20µs。如图3所示,ON/OFF引脚可由微掌握器管理,而退出零功耗模式,则须要用户干预,即按开关按钮或操作遥控器。
图2 - VIPer0P架构
图3 - 微掌握器掌握的零功耗模式示例
四、嵌入式偏差放大器
VIPer0P集成一个偏差放大器(EA),反相输入端和输出端分别是FB和COMP。
偏差放大器的内部参考电压是1.2V,EAGND引脚上的外部接地参考电压相对SGND(掌握器接地)变负,这答应在非隔离架构中,通过连接在FB、SGND和 EAGND引脚之间的分压器,轻松准确地设置负输出电压。EAGND直接连在负输出电压轨上。
若须要正输出电压,则将EAGND引脚与SGND引脚焊在一起,将分压器置于FB和SGND两个引脚与输出端之间。
如果须要隔离电源,则FB引脚与SGND引脚焊在一起,以禁用偏差放大器,通过光耦合器的源出电流设置COMP引脚电压。光耦合器源出电流与二次侧外部偏差放大器(TL431或类似放大器)的偏差旗子暗记成正比。
不论哪一种情形,须在COMP和SGND两个引脚之间设置补偿网络。
五、内部电源嵌入式高压(HV)启动电路包括800V启动MOSFET晶体管和可开关的高压电流发生器,其供应的电流ICH 为连接VCC引脚的外部电容CVCC充电。当VCC电压达到启动阈压8V时,芯片开始事情,一次侧MOSFET开关开始运行,高压电流发生器关闭。
图4 –VIPer0P电源模式: 自供电和外部电源
在稳态下,芯片支持两个不同的偏压:自供电和外部电源,如图4所示。
在自供电模式下,CVCC电容存储的电能为芯片供应电源,不论何时,只要电压降至4.25V,高压电流发生器就会激活,为电容充电,直到8V为止。
在外部电源模式下,通过连接变压器赞助绕组或者输出端(后者只有在非隔离型拓扑情形下),可使VCC电压保持在4.25V以上,高压电流发生器始终处于关闭状态。
乃至当输出电压较低(例如,5V)时,VCC的宽电压范围(5V - 30V)使芯片能够连续利用外部电源,从而提高系统能效,降落组件本钱。30V上限使芯片可承受赞助电压的剧烈变革,让设计职员灵巧地选择变压器。
六、IC自动重启保护芯片内部保护电路可提高终极产品和芯片本身的安全性和可靠性。这些保护功能包括过流保护(OCP)、VCC电压钳位保护、最大占空比计数器和过热保护(OTP)。如果个中某一项保护功能激活并将芯片关闭,芯片将在持续一段韶光后自动重启,这些被禁用的韶光称为自动重启韶光,用参数tRESTART表示,参数值在芯片内部固定,常日为1秒),然后从软启动开始自动重启过程。automatically restarted with soft start phase、这个过程将会反复涌现,直到故障打消为止。
七、更低的漏山顶极峰流为可靠启动供应保障新的脉冲跨周调制模式保护功能可避免漏极电流过高和变压器饱和,这两种征象在转换器启动阶段特殊常见(图5中的虚线),由于当输入和输出电压差值很大时,电压韶光开始失落衡,如果不加以掌握,IDRAIN将会迅速升高。
脉冲跨周调制模式事情事理如下:在导通韶光tON_MIN最小值内,若IDRAIN大于IDLIM ,则开关频率逐周期二分频,降至最低值15kH,如图5实线所示。如果确实知足上述条件,开关频率保持在15kHz, 且当内部过流保护计数器OCP记到末了一个数时,过流保护功能启动。在导通韶光tON_MIN内,若IDRAIN小于IDLIM ,则开关频率逐周期二倍频,直到开关频率FOSC规复到正常为止。
图5 – 启动期内的脉冲跨周调制模式
八、VIPer0P评估板1、电路板先容
如图6所示,STEVAL-ISA174V1能够让用户利用VIPer0P全部功能,在实际运用中快速测试器件的性能。该演示板采取非隔离反激式拓扑,通过双输出端供词给大约7W输出(-5V输出800mA; +7V输出大约400mA),板载 VIPer0P “L”款功率转换器。通过将偏差放大器的悬浮接地参考引脚EAGND连至负电压轨和FB、EAGND和SGND引脚之间的分压器,很随意马虎得到负输出电压。
该评估板通过变压器二次侧线圈匝数比设定+7V输出电压,利用一个小旗子暗记二极管供给VCC引脚,因此节省了自供电源和启动高压电流发生器所发生的功耗。结合VIPer0P内部模块的低功耗,这样设计可在轻载和空载条件实现极低的输入功耗。
图6–STEVAL-ISA174V1
表1–空载和轻载输入功耗
1、零功耗模式
在正常式作期间按下开关按钮时,OFF引脚被逼迫连至SGND引脚,且连接韶光大于DEB_OFF,芯片进入零功耗模式。除退出零功耗模式所需的模块外,芯片内部所有模块均关闭。表2列出了零功耗模式输入功耗丈量值。
再按下开关时,ON引脚被逼迫连至SGND引脚,且连接韶光大于DEB_ON,芯片退出零功耗模式。芯片通过软启动规复开关操作,重新开始输出功率。在实际运用中,ON和OFF引脚可以由微掌握器掌握,如图3所示。实际上,这些引脚的上拉电阻有几微安的驱动能力,可在零功耗模式供给微掌握器。
表2 - 零功耗模式功耗
2、保护
如果连续施加过载输出,过载韶光tOVL达到50ms,芯片将会启动自我保护功能,关闭自动重启电路的功率部分 ,重启韶光tRESTART韶光范例值为1秒(图7)。这样设计可确保转换器保持较低的重启考试测验重复率,使转换器安全地事情,保持极低的功耗吞吐量,避免过载征象反复涌现时芯片过热。
图7 – 稳态期间的过载保护
此外,在保护电路触发后的启动期间,内部软启动功能激活(图8),实际上,这是过流保护阈值逐渐提高过程,在内部固定周期tSS (8 ms)内,IDLIM分8步从0升至400mA标称值。这个功能的用场是降落二次侧二极管和电路板功率器件上的应力,提高系统总体可靠性。
图8 – 在超载保护期间重启过程中的软启动
在过载征象肃清后,芯片规复正常事情。
在启动阶段,若IDRAIN 在tONMIN韶光内升至较高值,则脉冲跨周调制模式激活,以降落芯片的开关频率(图9),为电感供应更多的放电韶光,帮助限定漏山顶极峰流值,防止电流失落控征象发生,避免变压器涌现饱和,提高系统总体可靠性。
图9 – 启动期内的脉冲跨周调制模式










