開關電源芯片VIPer22A

概述：VIPer22A是意法半導體（STMicroelectronics）出品的一款開關電源芯片，VIPer22A是一種工作于開關模式下的電源芯片。VIPer22A工作頻率固定為60kHz，芯片自身采用9v-38v的供電電壓。以VIPer22A組成的開關電源最大能夠提供20w的輸出功率，可用于便攜式電池充電電路以及電視機、顯示器等電器設備的待機電源。也可獨立作為功耗相當?shù)男⌒碗娖鞴╇婋娫?，如游戲機、衛(wèi)星接收設備、音響、電磁爐等等。

VIPer22A是離線開關電源，具有效率高的特性，組成的并聯(lián)開關電源的體積比串聯(lián)穩(wěn)壓型電源要小得多，電源電路比較簡潔，不需外接專用啟動電阻，有過熱過電壓保護功能。從內部結構圖上可以看出，要判斷VIPer12A、VIPer22A 的好壞，只需用萬用表測集成電路的1腳與5、6、7、8腳之間的電阻即可，如果電阻無窮大，說明集成塊是好的，電阻為0Ω或者小于1000Ω，說明集成塊已壞。

一、VIPer22A引腳功能與實測電壓

1、85V~265V寬電壓開關電源電路方案
2、220V情況下，待機功耗小于120mw，
3、集成高壓啟動電路
4、集成高壓功率開關
5、60KHz固定開關頻率
6、9V~30V寬VDD工作電壓范圍
7、電流模式PWM控制方式
8、內置過溫、過流、過壓、欠壓等保護功能

二、VIPer22A引腳功能

1腳：場效應功率管源極，
2腳：場效應功率管源極，
3腳：反饋輸入，
4腳：VDD，
5腳：接場效應功率管漏極，
6腳：接場效應功率管漏極，
7腳：接場效應功率管漏極，
8腳：接場效應功率管漏極。

三、VIPer22A內部方框圖

其內部方框圖如上圖所示，VlPer22A內部集成了一 個高耐壓場效應開關管，開關管擊穿電壓為700v。 VlPer22A獨特的穩(wěn)壓工作方式與常 規(guī)電源芯片有了較大的不同。 VlPer22A是通過對開關管電流的控 制來維持輸出電壓穩(wěn)定的。

通電瞬間，VlPer22A開始啟動，內部振蕩電路起振， 輸出脈沖電壓驅動開關管導通。開關變壓 器中電流迅速上升，導通電流將通過開關 管源極進入地端，形成回路。由電阻R2完 成對開關管電流的取樣。當開關管電流迅速達到設計極限的時侯，取樣電流在R2上產生降壓將超過0．23v門限，則芯片內部誤差放大器輸出高電壓，關閉驅動電路，從而使開關管截止，負載電流減少。在 開關變壓器次級電壓建立之后，VIPer22A 外部FB端將得到一個與次級電壓成正比 例關系的反饋電流，它與取樣電流相疊加，共同在電阻R2上形成誤差電壓，誤差 電壓對比較放大器進行控制，就可以實現(xiàn) 輸出電壓的穩(wěn)定了。

在VIPer22A的穩(wěn)壓環(huán)節(jié)中，并不直接以開關 管源極電流i作為取樣電流，而是從開關管引出另一個較小電流I，由此間接對i進行取樣，這兩個電流之間有一個560的固定倍率，即開關管電流I是小電流I的560倍。由于取樣電流大大減少，所以可以使 用較大的230歐姆電阻作為取樣電阻，在減少損耗的同時，輸出電壓更加穩(wěn)定精確。誤差比較的基準電壓為0.23V。 可以看出，VIPer22A的最大電流是完 全由內部電路確定好了的。當FB端接地時，開關管電流i達到設計極限即最大值。

因為運算放大器輸入阻抗極高，取樣電流 i可看成直接通過電阻R1(反饋電阻)與 R2(取樣電阻)的并聯(lián)電路入地。這樣，我們就可以通過計算得出開關管設計電流 的最大值：l=iX 560=0，23÷(1÷(1÷R1+1÷ R2)) X 560 將電阻值代入， 計算得出I= 0.6888A，這就是開關管電流的設計極限。 在開關電源中，開關管電流對輸出功率起 決定性作用，電流確定，以VlPer22A組成的開關電源最大輸出功率也基本上確定了。

三、VIPer22A典型應用電路

上圖的實際應用電路中，穩(wěn)壓通過光耦實現(xiàn)。首先起到的是電源初級與次級的 隔離作用，使次級電路與電網完全分離。 光耦次級通過+15v輔助供電電壓對 VIPer22A第3腳FB端起到了一個上拉 作用，所以實際應用中，芯片內部開關管電流將不可能達到上述計算得出的最大 值。但是由于電容C3的作用，在電源啟動 的瞬間時刻，開關管工作電流可以達到極 值。 電源次級輸出+3．3v、4 - 24v兩路電壓，提供電子產品使用。 當電源空載或是負載極輕，開關管電 流峰值降低到大約80mA時，VIPer22A 會自動進入間歇工作，以保證低負載應用時電源電路的安全。

1、超溫保護
VlPer22A超溫保護的閾值為170℃ ，滯后4O℃。即溫升超過17O℃ ，保護電路啟動，電源輸出關斷；溫度回到130℃以下，電源自動重新啟動。
2、供電電路

在VlPer22A內部，從場效應開關管 漏極Drain端引出高壓電流源作為芯片的 啟動電壓。電源接通后，啟動電壓開始對 電源Vdd端電壓外接濾波電容C4進行充 電， 當充電電壓上升超過14 5v后， VlPer22A進入工作狀態(tài)，輸出脈 中電壓， 使場效應開關管導通，開關變壓器次級開 始 有了輸出電壓。如果始終采用以高壓電 流源作為工作電壓，這種簡易電路，會大 大增加電源的損耗，導致芯片內部發(fā)熱量 的增加， 不利于芯片的穩(wěn)定， 所以 VlPer22A沒有采取直接以高壓源作為正 常工作電壓的方式。在次級有了輸出電壓 以后，啟動電流源將會被關閉，V iPer22A 的正常工作電壓轉由開關變壓器次級L3 繞組的輸出電壓，整流后提供。如果電路 出現(xiàn)故障，此電壓則不能迅速達到正常 值，會出現(xiàn)兩種狀況：

（1）、電壓為零或低于 8v，此時Vdd端電壓得不到加強，會不斷 下降，降到8v以下時，高壓電流源則會重 新啟動，重復上述過程，直至獲得正常工 作電壓；

（2）、當VlPer22A得到的工作電壓 超過42v時，則VlPer22A內部過電壓保 護電路將啟動，迫使芯片停止工作，輸出 電壓降為0V。

另附一張很經典的應用電路，如下圖所示。