利用VIPer53封装上系统实现经济型机顶盒供电

随着小型化的趋势日渐增强，新的封装方法和集成电路互连方法被开发出来。今天，“片上系统”是指在同一个封装内组装两个集成电路的封装方法。这种新的封装方法满足了所有的单片集成电路解决方案无法满足的应用要求，特别是那些功率要求不断提高而专用的热设计的成本不能提高的交流-直流变流器、大功率系统和高压系统。
　　封装上系统VIPER53 特性
　　VIPer53是新一代高度集成的离线开关集成电路，采用ST的纵向智能功率专利技术（VIPower），具有很高的集成度，内置一个采用多重漏极网格工艺（MD-Mesh）的功率场效应MOS晶体管，目标应用包括机顶盒、DVD视盘机、录像机的电源变换器以及电视、PC机和旅行适配器内的辅助电源。系统的控制部分和功率场效应MOS晶体管都装在同一个封装内。现有的封装包括DIP-8双列直接插入封装和PowerSO-10钮扣型封装

图1描述了控制部分和功率场效应MOS晶体管

　　MD-Mesh 技术综合了一个新的纵向漏极结构和ST的“网格覆盖”横向布局。MDmesh 采用一个纵向P型带结构，这个结构由一个可以降低普通轻掺杂漏极电阻的分割阵列组成。
　　控制部分采用高压M0-3 VIPower制造工艺，这个智能工艺允许控制电路的设计具有保护功能，采用单一封装框架，组装过程变得十分简便。
　　VIPer53 的优点首先是在无负载条件下将能耗降低到近乎零，使电源制造商可以达到新的更加严格的生态标准，如“节能之星计划”；其次，因为通态电阻RDS(on),低，在25℃ 时只为1欧姆，功率变换效率明显提高，而且无需使用散热器，从而避免了制造成本的增加。
　　典型情况下，DIP-8封装版VIPer53输出功率为30W ，PowerSO-10版的输出功率40W ，电压范围85 Vac ～ 265 Vac。
　　这个器件包括了组成一次侧开关电路所需的全部模块：控制部分包括启动变换器的高压电流源、脉宽调制驱动器和各种保护功能，如过压保护、热关机、逐周限流和新的负载保护，同时功率场效应MOS晶体管的最小击穿电压为620V ，通态电阻RDS(on) 在25℃时为1欧姆。
　　通过连接OSC引脚的电阻-电容网络（RC），可以从外部设置开关的频率，最高可以设定到300 kHz，当变换器接通时，位于漏极引脚和VDD引脚之间的内部高压电流源为器件供电，并向一个连接VDD 引脚的外部电容器充电。当VDD电压达到VDDon阈压时，内部高压电流源关闭，器件开始开关操作，变压器辅助绕组给器件供电。
　　反馈控制系统属于电流式控制，通过Comp引脚实现系统功能。电流式控制是指比较流经Mdmesh功率场效应MOS晶体管和反馈变压器的电流与调节回路的输出电压产生的反馈信号，然后，通过对比结果确定MDmesh 场效应MOS晶体管的导通时间。
　　VIPer53 实现的新的重要特性是通过TOVL 引脚实现的过负载时延。如果Comp引脚电压超过4.35V (典型值);，过负载保护就会启动，连接TOVL引脚的外部电容器开始充电，同时场效应MOS晶体管开始不断地开关操作。在这个期间，漏极电流限制在1.6A。如果过负载维持不变，TOVL电容器达到 VOVLth阈压，场效应MOS晶体管关断，并停止向变换器输出传送能量。在这种条件下，VDD 电压下降，当达到VDDoff 阈压时，内部高压电流源接通：一个新的周期开始。如果过负载或短路继续存在，器件进入无休止的重启序列，如图2所示。延时是电容充电时间。TOVL 引脚上的电容值的选择导致了VDD 引脚上的电容值的选择。特别是，tOVL (TOVL引脚上的电容充电时间) 必须大于变换器的启动时间tss。这是辅助绕组无法向电容和器件输送充足电能的时间。

　　为经济型机顶盒供电
　　机顶盒(STB)通常用于连接卫星和有线电视供应商，并能够支持电子游戏。这类消费电子产品通常放在电视机上，与电视和录像机的信号处理电路相互连接。机顶盒体现了信息与娱乐之间的最佳结合，通过一台电视和一条电缆或电话线，机顶盒可以提供家庭上网、交互信息、视频流和电子编程

机顶盒不断增加的功能要求输入线路提供更大的功率，以供给所有必要的电路，考虑到空间和冷却限制因素，提高电源效率成为首要任务。单板电源在无负载条件下必须具备很小的待机功耗，而且排放的热量无需某一类型的有效通风 。

这里介绍一个用于新的机顶盒的经济型电源的设计。这个变换器采用二次隔离输出调节的逆向配置，使用一个DIP-8封装的VIPower VIPer53，提供4个隔离输出。这个电源适用于这种消费应用要求的通用输入范围。这个电源的设计适用于宽范围输入电压：85～265Vac； 27W 输出功率，4个输出。

这个电源解决方案是按照表1所列的规格设计的，开关频率的