新型智能電源VIPer12A

1 引言

目前，移動(dòng)電話(huà)、漆上型電腦、無(wú)線(xiàn)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(lèi)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(hù)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(shí)上，如果沒(méi)有充電器和AC適配器的使用，這些便攜式設備就沒(méi)有任何商用價(jià)值。但是，隨著(zhù)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(lái)對環(huán)境影響不太的問(wèn)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(gè)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(tài)下，設備不會(huì )執行任何有用功能。鑒于這種情況，許多企業(yè)和國際組織試圖通過(guò)提高外部電源在待機或無(wú)負載狀態(tài)下的效率來(lái)扼止這發(fā)展趨勢。那么要實(shí)現這些愿望，需要哪些新技術(shù)呢？

實(shí)際上，利用ST目前的產(chǎn)品VIPer12A和技術(shù)就足以讓您在今天實(shí)現2005年的目標。

2 主要特性

ST最新推出的VIPer12A是脫機開(kāi)關(guān)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用而專(zhuān)門(mén)優(yōu)化設計的產(chǎn)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(zhuān)用電流方式PWM控制器和一個(gè)高壓功率MOSFET，其中MOSFET采用了一項耐用、專(zhuān)利的智能電源技術(shù)，該MOSFET采用了一項耐用、專(zhuān)利的智能電源技術(shù)，該技術(shù)允許輸出電流垂直過(guò)硅片。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（8～40V有用范圍），這使得VIPer12A特別適合在電池充電器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。

2.1 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(gè)完整的調節方案可實(shí)現結合準確的輸出特性。

圖1是一個(gè)由TSM101驅動(dòng)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TSM101提供了兩個(gè)運算放大器和一個(gè)參考電壓，利用它可以對輸出電流和電壓進(jìn)行調節。一個(gè)集成的“或”功能用于對兩個(gè)結果錯誤信號進(jìn)行組合，從而對電壓電流進(jìn)行限制，這一特別被稱(chēng)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(shí)，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。

2.2 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(shí)現各種特性的設計提供了巨大的靈活性。VIPer12A具有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

（1）當器件天關(guān)操作后，會(huì )立刻收到錆繞組傳來(lái)的能量，因此，圖1中的CS會(huì )降低，鑒于這一原因，使用一個(gè)小型陶瓷芯片（100nF）即能確保過(guò)濾功能。并能夠使從輸入電壓接通到輸出電壓時(shí)出現的總啟動(dòng)時(shí)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(wú)論輸出電壓如何，它都能保電流調節。

2.3 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2是其內部電流模式的結構框圖。圖中的功率MOSFET用于提供一個(gè)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(lái)的電流后，將R2上的電壓與一個(gè)大約0.32V的固定參考電壓進(jìn)行比較。當滿(mǎn)足方程9R2（Is+IFB）=0.32V時(shí)，MOSFET關(guān)斷。

當IFB為零（光耦合器處于關(guān)閉狀態(tài)）時(shí)，該器件以滿(mǎn)負載工作，且符合漏電流Idlim的限制。當IFB超過(guò)IFBsd規定的極限時(shí)，器件停止開(kāi)關(guān)。而這個(gè)數值大約是上面表達式的85%，因此，這一器件可以滿(mǎn)足一個(gè)真正的0%負載循環(huán)的要求，這在轉換器接輕負載時(shí)是非常重要的。實(shí)際上，當漏電流大約是Idlim的15%時(shí)，即60mA時(shí)，該器件將通過(guò)錯過(guò)開(kāi)關(guān)循環(huán)進(jìn)入突發(fā)模式操作。

2.4 自動(dòng)和過(guò)壓

VIPel12A中包含一個(gè)連接在其漏極上的高壓?jiǎn)?dòng)電流源，因此，對轉換器的輸入端施加有電壓時(shí)，只要VDD低于VDDon，這一啟動(dòng)電流源立即被激活；而當VDD等于VDDon時(shí)，啟動(dòng)電流源關(guān)斷，器件通過(guò)打開(kāi)、關(guān)閉其主功率MOSFET開(kāi)始工作。因為FB引腳無(wú)法接收光耦合器傳來(lái)的電流，所以VIPer12A可以滿(mǎn)負載工作，此時(shí)，輸出電壓將一直上升到二次環(huán)路在光耦合器內開(kāi)始發(fā)射電流的調節點(diǎn)上。在這一點(diǎn)上，轉換器開(kāi)始調節，而此時(shí)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(dòng)時(shí)序圖。

圖4是VIPer12A的過(guò)壓時(shí)序。該圖給出了一個(gè)過(guò)壓順序的全部過(guò)程。當VDD超過(guò)VDDovp時(shí)，VDD引腳上的過(guò)壓檢測器將使VIPer12A復位。值得注意的是，只有VDD達到VDDoff時(shí)，該過(guò)壓事件才會(huì )被鎖定，以使器件自動(dòng)恢復正常工作。