DataSheet
Техническая документация к электронным компонентам на русском языке.
VIPER22A- Основной ключ импульсного блока питания с низким энергопотреблением
Особенности
| Основной тип | SO-8 | DIP-8 |
| Европейский (195 — 265 В перем. тока) | 12 Вт | 20 Вт |
| США / широкий диапазон (85 — 265 В переменного тока) | 7 Вт | 12 Вт |
Описание
VIPer22A-E объединяет в себе отдельный ШИМ-контроллер с токовым режимом и высоковольтный силовой полевой МОП-транзистор, расположенные на одном кремниевом кристалле.
Типовые области применения микросхемы это автономные источники питания для адаптеров зарядных устройств, резервные источники питания для телевизоров или мониторов, вспомогательные источники для управления двигателем и т. д. Внутренняя схема управления предлагает следующие преимущества:
Большой диапазон входного напряжения на выводе VDD учитывает изменения вспомогательного напряжения питания. Эта функция хорошо адаптирована к конфигурациям адаптера зарядного устройства.
Автоматический пакетный режим при низкой нагрузке
Защита от перенапряжения в режиме HICCUP.
Рисунок 1. Блок-схема VIPER22A
1 Электрические параметры
1.1 Максимальные значения
Значения выше номинала, указанного в таблице «абсолютных максимальных значений», может привести к необратимому повреждению устройства. Здесь указаны максимальные значения, и работа устройства при этих или любых других условиях, превышающих указанные в номинальных режимах данной спецификации, не подразумевается. Воздействие абсолютных максимальных значений в течение продолжительного времени может повлиять на надежность устройства.
1.2 Тепловые характеристики
2 Электрические характеристики
TJ = 25 °C, VDD = 18 В, если не указано иное
3 Распиновка и назначение выводов
Рисунок 2. Распиновка
Рисунок 3. Условные направление токов и напряжений
| Вывод | Назначение вывода |
| VDD | Питание цепей управления. Также обеспечивает зарядный ток во время запуска благодаря источнику тока высокого напряжения, подключенному к стоку. Для этого компаратор c гистерезисом контролирует напряжение VDD и обеспечивает два порога срабатывания: — VDDon: значение напряжения (обычно 14,5 В), при котором устройство начинает переключаться и отключает источник пускового тока. — VDDoff: значение напряжения (обычно 8 В), при котором устройство прекращает переключение и включает источник пускового тока. |
| SOURCE | Исток мощного МОП-транзистора и общий провод (земля) |
| DRAIN | Сток мощного МОП-транзистора. Также используется внутренним источником тока высокого напряжения во время фазы запуска для зарядки внешнего конденсатора питания VDD. |
| FB | Вывод обратной связи. Диапазон полезного напряжения располагается в пределах от 0 В до 1 В и определяет пиковый ток стока МОП-транзистора. Ограничение тока, которое соответствует максимальному току стока, достигается для вывода FB, закороченного на вывод SOURCE. |
Таблица 10. Назначение выводов
4 Принцип работы
4.1 Прямоугольные U-I выходные характеристики
Полная схема регулирования может обеспечить комбинированные и точные выходные характеристики. На рисунке 4. представлена вторичная обратная связь через оптрон, управляемый TSM101. Эта микросхема имеет два операционных усилителя и источник опорного напряжения, что позволяет регулировать как выходное напряжение, так и ток. Интегрированная функция ИЛИ выполняет комбинацию двух результирующих сигналов ошибки, что приводит к двойному ограничению напряжения и тока, известному как прямоугольная выходная характеристика. Этот тип источника питания особенно полезен для зарядных устройств аккумуляторов, где выход в основном используется в токовом режиме, чтобы обеспечить определенную скорость зарядки. Точная регулировка напряжения также удобна для литий-ионных аккумуляторов, требующих обоих режимов работы.
4.2 Широкий диапазон напряжения VDD
Диапазон напряжения на выводах VDD составляет от 9 В до 38 В. Эта особенность обеспечивает большую гибкость при проектировании для достижения различных характеристик. На Рисунке 4 была выбрана прямая конфигурация, чтобы предоставить устройству два преимущества:
4.3 Принцип работы обратной связи
Вывод обратной связи контролирует работу устройства. В отличие от обычных схем управления ШИМ, которые используют вход напряжения (инвертированный вход операционного усилителя), вывод FB чувствителен к току. На рисунке 5 представлена внутренняя структура токового режима.
Рисунок 5. Внутренняя структура контроля тока
Силовой МОП-транзистор выдает ток отслеживания Is, который пропорционален основному току Id. Через R2 проходит этот ток и ток, идущий от вывода FB. Затем напряжение на R2 сравнивается с фиксированным опорным напряжением около 0,23 В. МОП-транзистор отключается, когда выполняется следующее уравнение:
Из чего следует значение Is:
Используя отношение тока отслеживания из коэффициента усиления МОП-транзистора GID:
Ограничение тока достигается при замыкании вывода FB на землю (VFB = 0 В). Это приводит к возникновению отрицательного тока на этом выводе, который выражается следующим образом:
Подставив это выражение в предыдущее, можно получить ограничение тока стока IDlim:
В реальном применении вывод FB управляется оптопарой, как показано на рисунке 5., которая действует как подтягивающий резистор. Таким образом, невозможно действительно замкнуть этот вывод на землю, и указанное выше значение тока стока недостижимо. Тем не менее, конденсатор C усредняет напряжение на выводе FB, и когда оптопара выключена (запуск или короткое замыкание), можно предположить, что соответствующее напряжение очень близко к 0 В.
Для малых токов стока формула (1) действительна до тех пор, пока IFB удовлетворяет условию IFB 
Рисунок 6. Передаточная функция IFB
Из всего выше сказанного можно построить зависимость постоянного тока ID от тока IFB, как показано на рисунке 6. На этом рисунке также учтено время внутреннего гашения и связанное с ним минимальное время включения. Это налагает требование на минимальный ток стока, при котором устройство больше не может управлять им линейно. Этот ток стока зависит от значения индуктивности первичной обмотки трансформатора и входного напряжения. Могут возникнуть два случая, в зависимости от значения этого тока по сравнению с фиксированным значением 85 мА, как описано выше.
Рисунок 7. Последовательность запуска
Это зарядное устройство включает в себя источник пускового тока высокого напряжения, подключенный к стоку устройства. Как только на вход преобразователя подается напряжение, этот источник пускового тока активируется до тех пор, пока VDD ниже, чем VDDon. При достижении значения VDDon источник пускового тока отключается, и устройство начинает работать, включая и выключая свой основной силовой МОП-транзистор. Поскольку на вывод FB не поступает ток от оптопары, устройство работает с полной допустимой нагрузкой по току, и выходное напряжение возрастает до тех пор, пока не достигнет точки регулирования, когда вторичный контур начинает посылать ток в оптопару. В этот момент преобразователь переходит в регулируемый режим, при котором на вывод FB поступает ток, необходимый для подачи необходимой мощности на вторичную обмотку.
Эта последовательность показана на рисунке 7. Обратите внимание, что во время реальной фазы запуска tss устройство потребляет некоторую энергию от конденсатора на VDD, ожидая, пока вспомогательная обмотка обеспечит непрерывное питание. Если значение этого конденсатора слишком низкое, фаза запуска завершается до получения энергии от вспомогательной обмотки, и преобразователь никогда не запустится. Это показано на том же рисунке пунктирными линиями.
4.5 Порог перенапряжения
Детектор перенапряжения на выводе VDD позволяет VIPer22A перезапускать себя, когда VDD превышает VDDovp. Это проиллюстрировано на Рисунке 8., который показывает всю последовательность событий перенапряжения. Обратите внимание, что это событие фиксируется только на время, необходимое VDD для достижения значения VDDoff, а затем устройство автоматически возобновляет нормальную работу.
Рисунок 8. Последовательность событий при перенапряжении
5 Графики и схемы работы
6. Размеры корпуса
Чтобы соответствовать экологическим требованиям, ST предлагает эти устройства в различных классах пакетов ECOPACK®, в зависимости от их уровня соответствия экологическим требованиям. Технические характеристики ECOPACK®, определения марок и статус продукта доступны на сайте: www.st.com. ECOPACK — торговая марка ST.
Таблица 11. Размеры корпуса DIP-8 
Рисунок 16. Чертеж корпуса DIP-8 
Таблица 12. Размеры корпуса SO-8 
Рисунок 17. Размеры корпуса SO-8
7 Парт номера
| Парт номер | Корпус | Упаковка |
| VIPER22ASTR-E | SO-8 | Лента и катушка |
| VIPer22AS-E | SO-8 | Труба |
| VIPer22ADIP-E | DIP-8 | Труба |
Таблица 13. Парт номера
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
VIPer – новое слово в проектировании импульсных источников питания
В недавнем прошлом многие компании-производители стали отказываться от трансформаторных блоков питания вследствие их немалой массы и значительных габаритных размеров. Представьте себе трансформаторный блок питания с выходной мощностью 100-150 Вт, выполненный даже на ториодальном магнитопроводе. Масса такого блока питания будет составлять примерно 5-7 кг, а о его габаритах даже нечего и говорить. С появлением всевозможных микросхем ШИМ-контроллеров и высоковольтных мощных MOSFET-транзисторов на смену трансформаторным источникам питания пришли импульсные, следовательно, габаритные размеры и масса блоков питания уменьшились в несколько раз. Импульсные блоки питания не уступают трансформаторным по мощности, более того, они гораздо эффективнее. КПД современных импульсных блоков питания достигает 95%. Однако у таких блоков питания есть свои недостатки:
1. Большое количество элементов схемы, что в результате усложняет проектирование топологии печатных плат и приводит к паразитным возбуждениям и помехам.
2. Cложность настройки из-за подбора пассивных компонентов в обвязке ШИМ-контроллера, в цепи защиты и т.д.
Эти недостатки также создают неудобства при проведении диагностики неисправностей и при их устранении.
Основные узлы классической схемы импульсного обратноходового блока питания состоят из следующих блоков.
1. Входная цепь (включает в себя сетевой фильтр, диодный мост и фильтрующие конденсаторы).
2. ШИМ-контроллер.
3. Схемы защиты (по перенапряжению, по превышению температуры, и т.д.)
4. Схемы стабилизации выходного напряжения.
5. Мощный выходной MOSFET-транзистор.
6. Выходная цепь, состоящая из диодного моста и фильтрующих конденсаторов.
Как видно, количество активных компонентов, входящих в состав импульсного блока питания, доходит до нескольких десятков, что увеличивает габаритные размеры устройства и, как следствие, создает ряд проблем при проектировании и отладке.
Компания STMicroelectronics, проанализировав трудности, возникающие при проектировании импульсных источников питания, разработала уникальную серию микросхем, объединив на одном кристалле ШИМ-контроллер, цепи защиты и мощный выходной MOSFET-транзистор. Серия приборов была названа VIPer.
Название VIPer произошло от технологии изготовления самого MOSFET-транзистора, а именно, Vertical Power MOSFET.
Функциональная схема одного из приборов семейства VIPer представлена на рисунке 1.
Рис. 1. Функциональная схема VIPer
Пример принципиальной схемы стандартного включения одного из представителей семейства VIPer представлен на рисунке 2.
Как и в аналогичных микросхемах для построения импульсных источников питания производства таких фирм как Power Integrations и Fairchild, в микросхемах семейства VIPer применяется режим регулирования по току. Используются две петли обратной связи — внутренняя петля контроля по току и внешняя петля контроля по напряжению. Когда МОП-транзистор открыт, значение тока первичной обмотки трансформатора отслеживается датчиком SenseFET и преобразуется в напряжение, пропорциональное току. Когда это напряжение достигает величины, равной Vcomp (напряжение на выводе COMP (см. рис. 1) — выходное напряжение усилителя ошибки), транзистор закрывается. Таким образом, внешняя петля регулирования по напряжению определяется величиной, при которой внутренняя токовая петля выключает высоковольтный ключ. Немаловажно отметить еще одну особенность микросхем VIPer, которая ставит их на уровень выше конкурентов. Это возможность работать на частотах достигающих 300 кГц. Она позволяет добиться еще большего КПД и использовать трансформаторы с меньшими габаритными размерами, что ведет к миниатюризации источника питания с сохранением расчетной выходной мощности.
Рис. 2. Принципиальная схема включения микросхемы семейства VIPer
Семейство VIPer имеет широкую номенклатурную линейку приборов, позволяющих легко выбрать микросхему, удовлетворяющую заданные технические условия. Доступные на данный момент приборы, включая новинки, представлены в таблице 1.
Таблица 1. Сводная таблица приборов семейства VIPer
| Наименование | Uси, В | Ucc max, В | Rси, Ом | Iс min, А | Fsw, кГц | Корпус |
|---|---|---|---|---|---|---|
| VIPer12AS | 730 | 38 | 30 | 0,32 | 60 | SO-8 |
| VIPer12ADIP | 730 | 38 | 30 | 0,32 | 60 | DIP-8 |
| VIPer22AS | 730 | 38 | 30 | 0,56 | 60 | SO-8 |
| VIPer22ADIP | 730 | 38 | 30 | 0,56 | 60 | DIP-8 |
| VIPer20 | 620 | 15 | 16 | 0,5 | до 200 | PENTAWATT H.V. |
| VIPer20(022Y) | 620 | 15 | 16 | 0,5 | до 200 | PENTAWATT H.V. |
| VIPer20DIP | 620 | 15 | 16 | 0,5 | до 200 | DIP-8 |
| VIPer20A | 700 | 15 | 18 | 0,5 | до 200 | PENTAWATT H.V. |
| VIPer20A(022Y) | 700 | 15 | 18 | 0,5 | до 200 | PENTAWATT H.V. |
| VIPer20ADIP | 700 | 15 | 18 | 0,5 | до 200 | DIP-8 |
| VIPer20ASP | 700 | 15 | 18 | 0,5 | до 200 | PowerSO-10 |
| VIPer50 | 620 | 15 | 5 | 1,5 | до 200 | PENTAWATT H.V. |
| VIPer50(022Y) | 620 | 15 | 5 | 1,5 | до 200 | PENTAWATT H.V. |
| VIPer50A | 700 | 15 | 5,7 | 1,5 | до 200 | PENTAWATT H.V. |
| VIPer50A(022Y) | 700 | 15 | 5,7 | 1,5 | до 200 | PENTAWATT H.V. |
| VIPer50ASP | 700 | 15 | 5,7 | 1,5 | до 200 | PowerSO-10 |
| VIPer53DIP | 620 | 17 | 1 | 1,6 | до 300 | DIP-8 |
| VIPer53SP | 620 | 17 | 1 | 1,6 | до 300 | PowerSO-10 |
| VIPer53EDIP | 620 | 17 | 1 | 1,6 | до 300 | DIP-8 |
| VIPer53ESP | 620 | 17 | 1 | 1,6 | до 300 | PowerSO-10 |
| VIPer100 | 700 | 15 | 2,5 | 3 | до 200 | PENTAWATT H.V. |
| VIPer100(022Y) | 700 | 15 | 2,5 | 3 | до 200 | PENTAWATT H.V. |
| VIPer100A | 700 | 15 | 2,8 | 3 | до 200 | PENTAWATT H.V. |
| VIPer100A(022Y) | 700 | 15 | 2,8 | 3 | до 200 | PENTAWATT H.V. |
| VIPer100ASP | 700 | 15 | 2,8 | 3 | до 200 | PowerSO-10 |
Микросхемы VIPer доступны в различных корпусных исполнениях, представленных на рисунке 3.
Рис. 3. Корпусное исполнение микросхем семейства VIPer
Корпусное исполнение PowerSO-10 является разработкой компании ST Microelectronics. Этот корпус предназначен для поверхностного монтажа на контактную медную площадку на поверхности печатной платы, соединенную со стоком мощного транзистора.
В таблице 2 представлены рекомендации от STMicroelectronics по замене аналогичных приборов других производителей на приборы семейства VIPer. Данная таблица была составлена по материалам, предоставленным STMicroelectronics. Приборы VIPer, указанные в таблице, не являются pin-to-pin аналогами приборов других производителей. Данные были составлены, исходя из близких параметрических особенностей.
Таблица 2. Сводная таблица рекомендованных к замене приборов
 |  | |
| LNK562P | — | VIPER12ADIP |
| LNK562G | — | VIPER12AS |
| LNK563P | — | VIPER12ADIP |
| LNK564P | — | VIPER12ADIP |
| LNK564G | — | VIPER12AS |
| TNY274G | — | VIPER12AS VIPER22AS |
| TNY275P | — | VIPER12ADIP VIPER22ADIP |
| TNY275G | — | VIPER12AS VIPER22AS |
| TNY276P | — | VIPER12ADIP VIPER22ADIP |
| TNY276G | — | VIPER12AS VIPER22AS |
| TNY277P | — | VIPER12ADIP VIPER22ADIP |
| TNY277G | — | VIPER12AS VIPER22AS |
| TNY278P | — | VIPER22ADIP VIPER53EDIP |
| TNY278G | — | VIPER22AS VIPER53ESP |
| TNY279P | — | VIPER22ADIP VIPER53EDIP |
| TNY279G | — | VIPER22AS VIPER53ESP |
| TNY280P | — | VIPER22ADIP VIPER53EDIP |
| TNY280G | — | VIPER22AS VIPER53ESP |
| TOP232P | FSDM311 FSQ0165RN FSQ311 | VIPer22ADIP VIPer20ADIP |
| TOP232G | — | VIPer22AS VIPer20ADIP |
| TNY264P | FSD210B FSQ510 FSQ510H | VIPer12ADIP |
| TNY264G | — | VIPer12AS |
| TNY266P | FSDM311 FSQ0165RN FSQ311 | VIPer22ADIP VIPer20ADIP |
| TNY266G | FSDM311L | VIPer22AS VIPer20ASP |
| TNY267P | FSDH0170RNB FSDL0165RN FSQ0165RN FSQ0170RNA | VIPer22ADIP VIPer20ADIP |
| TNY267G | FSDL0165RL | VIPer22AS VIPer20ASP |
| TNY268P | FSDH0265RN FSDH0270RNB FSDM0265RNB FSQ0265RN FSQ0270RNA | VIPer22ADIP VIPer20ADIP |
| TNY268G | — | VIPer22AS VIPer20ASP |
| TNY253P | — | VIPer12ADIP |
| TNY253G | — | VIPer12AS |
| TNY254P | — | VIPer12ADIP |
| TNY254G | — | VIPer12AS |
| TNY255P | — | VIPer12ADIP |
| TNY255G | — | VIPer12AS |
| TNY256P | FSDM311 FSQ0165RN FSQ311 | VIPer22ADIP VIPer20ADIP |
| TNY256G | — | VIPer22AS VIPer20ASP |
| TNY256Y | — | VIPer20A |
| TOP221P | — | VIPer12ADIP |
| TOP221G | — | VIPer12AS |
| TOP221Y | — | VIPer12ADIP |
| TOP222P | FSDM311 FSQ0165RN FSQ311 | VIPer22ADIP VIPer20ADIP |
| TOP222G | — | VIPer22AS VIPer20ASP |
| TOP222Y | — | VIPer20A |
| TOP223P | FSDL0165RN FSQ0165RN | VIPer50A |
| TOP223G | — | VIPer50ASP |
| TOP223Y | — | VIPer50A |
| TOP224P | FSDH0265RN FSQ0265RN | VIPer50A |
| TOP224G | — | VIPer50ASP |
| TOP224Y | KA5H0280RYDTU KA5M0280RYDTU | VIPer50A |
| TOP226Y | KA5H0365RYDTU KA5H0380RYDTU KA5L0365RYDTU KA5L0380RYDTU KA5M0365RYDTU KA5M0380RYDTU | VIPer100A |
| TOP227Y | — | VIPer100A |
| TOP209P | FSDM0565RBWDTU | VIPer12ADIP |
| TOP209G | — | VIPer12AS |
| TOP210PFI | — | VIPer12ADIP |
| TOP210G | — | VIPer12AS |
| TOP200YAI | — | VIPer22ADIP VIPer20A |
| TOP201YAI | — | VIPer50A |
| TOP202YAI | — | VIPer50A |
| TOP203YAI | — | VIPer100A |
| TOP214YAI | — | VIPer100A |
| TOP204YAI | — | VIPer100A |
Рис. 4. Интерфейс программного обеспечения для расчета источника питания на приборах семейства VIPer
В заключение хочется отметить, что компания STMicroelectronics предоставляет разработчикам пакет бесплатного программного обеспечения для расчета параметров источника питания, построенного на основе микросхем семейства VIPer.
Пакет VIPer Design Software имеет доступный и понятный интерфейс, позволяющий задать любой из необходимых параметров и получить готовую схему с перечнем используемых компонентов, графиками и осциллограммами процессов.
По вопросам получения технической информации, заказа образцов и поставки обращайтесь в компанию КОМПЭЛ. Е-mail: analog.vesti@compel.ru
EEPROM в новом миниатюрном корпусе
В марте 2007 г. компания STMicroelectronics объявила о выпуске привычных всем микросхем EEPROM (емкостью от 2 до 64 кБит; с SPI или I 2 C-интерфейсом) в миниатюрном 2х3 мм MLP8 (ML — Micro Leadframe) исполнении. По своим рабочим характеристикам новая разработка сравнима со своей предшественницей, микросхемой размером 4×5 мм, (в корпусе S08N), однако позволяет значительно сэкономить место на печатной плате, равно как и снизить стоимость конечного устройства.
STMicroelectronics — первая компания, которая представила на рынок полную линейку серии EEPROM в столь малом корпусе. Супертонкий корпус (всего 0,6 мм) с плоскими выводами, расположенными c двух сторон, число циклов памяти до 1 миллиона (!), способность сохранять необходимые данные более 40 лет — все это делает микросхему достойным представителем своего семейства.
Новая разработка предназначена для применений в широких областях современной микроэлектроники: цифровые фото- и видеокамеры, миниатюрные MP3-плееры, разнообразные пульты, игровые приставки, беспроводные устройства, Wi-Fi-системы.
Выпуск новой микросхемы намечен на вторую половину 2007 года, но образцы можно заказывать уже сейчас.