使用VIPer12A/22A的高效开关电源设计

VIPer12A/22A是意法半导体（ST）公司生产的用于小功率开关电源的主控芯片，其封装形式采用结构紧奏的SO-8或DIP-8，并在内部集成了专用电流方式PWM控制器和一个高压功率MOSFET，其中MOSFET采用了一项耐用、专利的智能电源技术，该技术允许输出电流垂直过硅片。其内部电路框图如图5-32所示，各引脚功能符号如图5-33所示。

图5-32 VIPer12A/22A内部电路框图

图5-33 VIPer12A/22A各引脚功能符号

VIPer12A与VIPer22A的区别在于输出功率不同，具体参数见表5-6。

表5-6 VIPer12A与VIPer22A的输出功率 （单位：W）

芯片工作时，直流电压从漏极脚进入集成电路，经整流和稳压后供给开关电源工作，从而使这个电路工作时不需要外接启动电阻。即使VDD供电电路不正常，电源电路的振荡电路仍能起振，而且电路有输出电压。在VDD正常前，由芯片内部自身供电，经过很短时间后，VDD供电电源正常，此时，利用门电路控制开关电路（ON/OFF）断开从栅极输入的供电回路。芯片内部有过热、过压保护功能。VDD从4脚输入后，首先送入比较器，一旦输入VDD≥42V，则触发器（FF1）输出一个置位信号1，使控制振荡电路工作的触发器（FF2）输出为0，锁住U₂，振荡信号无法输出，即开关管不工作。当输入电压小于14.5V时，U₃也将输出一个复位脉冲，使开关管不工作。当电路过热时，R1为1，将FF2置0，开关管不工作。当供电电压VDD在正常范围时，FB所得的取样电压与基准电压0.23V相比较，用其比较结果去控制FF2的转换频率，从而控制开关管的状态转换，实现控制输出电压，达稳压的功能。该集成电路芯片内部包含60kHz的振荡电路，其外围电路相当简单。(www.xing528.com)

海尔HDVB-3000CS型有线数字电视机顶盒采用VIPer22A芯片组成开关电源，其电路原理图如图5-34所示。

图5-34 海尔HDVB-3000CS型有线数字电视机顶盒开关电源原理图

该开关稳压电源由输入滤波整流电路、DC/DC变换器、输出稳压电路和保护电路等组成，它的工作状态不受MCU控制，只要电源开关接通，电源即可进入工作状态，此时机顶盒处于待机状态，电源在轻负载下工作，输出电流很小，因此耗电较小。该开关稳压电源共输出3.3V、5V、+12V、-12V四路电压，其中3.3V为机顶盒的主电源，为QAM解调器、STX5105芯片、FLASH、SDRAM等主要器件供电。5V电压为智能卡检测识别电路和调谐器等电路供电。12V电压主要为视放电路和音频电路供电，-12V电压为音频电路供电。

输入滤波整流电路由C0、C1、C2、C3、T1、VD1～VD4等组成，220V交流电由C0、C1、C2、T1组成的滤波网络滤波后，送到VD1～VD4组成的桥式整流器进行整流，整流出来的脉动直流电压由C3滤波成平稳的直流高压，再送到DC/DC变换器。

DC/DC变换器由开关稳压电源模块U1与VD7、VD8、U2、U3及它们周围的电阻、电容组成。U1与T2的一次绕组等组成振荡电路，U2、U3等组成脉宽调制兼稳压电路。当直流高压加到振荡电路上时，激发振荡电路产生振荡，开关稳压电源模块内部的开关管不断地通过间歇通断输出PWM脉冲，启动开关电源工作，该脉冲经高频变压器T2耦合到各二次绕组，在各二次绕组上得到不同输出的高频脉冲电压。本机的3.3V输出回路中有一个误差电压检测电路，由精密稳压器U3和光耦合器U2等组成，光耦合器将检测到的误差电压反馈到开关稳压电源模块控制端（第3脚），改变开关稳压电源模块的输出脉冲宽度，达到稳定输出电压的目的。

本机的输出电路由各二次级绕组及VD5、VD6、VD9、VD10和各路滤波电容C4～C11、滤波电感L1～L4等组成。T2二次各绕组的高频脉冲电压经各自的高频整流二极管整流成直电压，再经各输出回路的滤波电容、电感滤波后，分别得到本机3.3V、5V、12V和-12V的供电电压。