技術分析：開關電源用新型零功耗AC/DC轉換器

　　更低的漏極峰流為可靠啟動提供保障

　　新的脈沖跨周調制模式保護功能可避免漏極電流過高和變壓器飽和，這兩種現象在轉換器啟動階段特別常見(圖5中的虛線)，因為當輸入和輸出電壓差值很大時，電壓時間開始失衡，如果不加以控制，IDRAIN將會迅速升高。

　　脈沖跨周調制模式工作原理如下：在導通時間tON_MIN最小值內，若IDRAIN大于IDLIM ，則開關頻率逐周期二分頻，降至最低值15kH，如圖5實線所示。如果確實滿足上述條件，開關頻率保持在15kHz, 且當內部過流保護計數器OCP記到最后一個數時，過流保護功能啟動。在導通時間tON_MIN內，若IDRAIN小于IDLIM ，則開關頻率逐周期二倍頻，直到開關頻率FOSC恢復到正常為止。

　　圖5 – 啟動期內的脈沖跨周調制模式

　　VIPer0P評估板

　　電路板介紹

　　如圖6所示，STEVAL-ISA174V1能夠讓用戶使用VIPer0P全部功能，在實際應用中快速測試器件的性能。該演示板采用非隔離反激式拓撲，通過雙輸出端口提供大約7W輸出(-5V輸出800mA; +7V輸出大約400mA)，板載 VIPer0P “L”款功率轉換器。通過將誤差放大器的懸浮接地參考引腳EAGND連至負電壓軌和FB、EAGND和SGND引腳之間的分壓器，很容易獲得負輸出電壓。

　　該評估板通過變壓器二次側線圈匝數比設定+7V輸出電壓，使用一個小信號二極管供給VCC引腳，因此節(jié)省了自供電源和啟動高壓電流發(fā)生器所發(fā)生的功耗。結合VIPer0P內部模塊的低功耗，這樣設計可在輕載和空載條件實現極低的輸入功耗。

　　圖6–STEVAL-ISA174V1

　　零功耗模式

　　在正常式作期間按下開關按鈕時，OFF引腳被強制連至SGND引腳，且連接時間大于DEB_OFF，芯片進入零功耗模式。除退出零功耗模式所需的模塊外，芯片內部所有模塊均關閉。表2列出了零功耗模式輸入功耗測量值。

　　再按下開關時，ON引腳被強制連至SGND引腳，且連接時間大于DEB_ON，芯片退出零功耗模式。芯片通過軟啟動恢復開關操作，重新開始輸出功率。在實際應用中，ON和OFF引腳可以由微控制器控制，如圖3所示。實際上，這些引腳的上拉電阻有幾微安的驅動能力，可在零功耗模式供給微控制器。

　　保護

　　如果連續(xù)施加過載輸出，過載時間tOVL達到50ms，芯片將會啟動自我保護功能，關閉自動重啟電路的功率部分 ，重啟時間tRESTART時間典型值為1秒(圖7)。這樣設計可確保轉換器保持較低的重啟嘗試重復率，使轉換器安全地工作，保持極低的功耗吞吐量，避免過載現象反復出現時芯片過熱。

　　圖7 – 穩(wěn)態(tài)期間的過載保護

　　此外，在保護電路觸發(fā)后的啟動期間，內部軟啟動功能激活(圖8)，實際上，這是過流保護閾值逐漸提高過程，在內部固定周期tSS (8 ms)內，IDLIM分8步從0升至400mA標稱值。這個功能的用途是降低二次側二極管和電路板功率器件上的應力，提高系統(tǒng)總體可靠性。

　　圖8 – 在超載保護期間重啟過程中的軟啟動

　　在過載現象消除后，芯片恢復正常工作。

　　在啟動階段，若IDRAIN 在tONMIN時間內升至較高值，則脈沖跨周調制模式激活，以降低芯片的開關頻率(圖9)，為電感提供更多的放電時間，幫助限制漏極峰流值，防止電流失控現象發(fā)生，避免變壓器出現飽和，提高系統(tǒng)總體可靠性。

　　圖9 – 啟動期內的脈沖跨周調制模式

　　VIPer0P評估軟件

　　eDesignSuite：一款以電源管理為主要應用的在線仿真工具，用于電源(AC-DC和DC-DC)、LED燈具(AC-DC和 DC-DC)、太陽能、充電器、濾波器和天線設計。

　　該仿真工具支持許多基于意法半導體產品的拓撲(控制器、MOSFET、二極管、保險、穩(wěn)壓器等)。新產品 VIPer0P即將被列入支持范圍。插入轉換器的主要參數(Vin, Vout, Iout等)，選擇要使用的控制器，幾秒后，eDesignSuite就能生成一個完整設計：帶全部注釋的互動電路示意圖、完整的互動組件清單、分析圖庫(例如，主電流和電壓仿真、能效、Bode穩(wěn)定性和功率損耗)和變壓器設計。

　　結論

　　VIPer0P是意法半導體最新推出的創(chuàng)新的綠色智能電源解決方案。

　　VIPer0P讓電源設計人員能夠輕松滿足市場對穩(wěn)健性和能效的雙重要求。

　　STEVAL-ISA174V1評估套件評測結果證明，基于VIPer0P的開關電源可輕松滿足能效法規(guī)的嚴格要求，例如，CoC5和IEC62301的零功耗要求。此外，評估板套件還能演示IEC電磁兼容性、電磁干擾、電涌、突發(fā)和應用性靜電放電等規(guī)范預認證測試。

　　顯然，VIPer0P為家電廠商帶來增加產品價值的機會。