技术分析：开关电源用新型零功耗AC/DC转换器

IC自动重启保护
芯片内部保护电路可提高最终产品和芯片本身的安全性和可靠性。这些保护功能包括过流保护(OCP)、VCC电压钳位保护、最大占空比计数器和过热保护(OTP)。如果其中某一项保护功能激活并将芯片关闭，芯片将在持续一段时间后自动重启，这些被禁用的时间称为自动重启时间，用参数tRESTART表示，参数值在芯片内部固定，通常为1秒),然后从软启动开始自动重启过程。automatically restarted with soft start phase.这个过程将会反复出现，直到故障排除为止。

更低的漏极峰流为可靠启动提供保障
新的脉冲跨周调制模式保护功能可避免漏极电流过高和变压器饱和，这两种现象在转换器启动阶段特别常见(图5中的虚线)，因为当输入和输出电压差值很大时，电压时间开始失衡，如果不加以控制，IDRAIN将会迅速升高。

脉冲跨周调制模式工作原理如下：在导通时间tON_MIN最小值内，若IDRAIN大于IDLIM ，则开关频率逐周期二分频，降至最低值15kH，如图5实线所示。如果确实满足上述条件，开关频率保持在15kHz, 且当内部过流保护计数器OCP记到最后一个数时，过流保护功能启动。在导通时间tON_MIN内，若IDRAIN小于IDLIM ，则开关频率逐周期二倍频，直到开关频率FOSC恢复到正常为止。

图5 – 启动期内的脉冲跨周调制模式

VIPer0P评估板
电路板介绍
如图6所示，STEVAL-ISA174V1能够让用户使用VIPer0P全部功能，在实际应用中快速测试器件的性能。该演示板采用非隔离反激式拓扑，通过双输出端口提供大约7W输出(-5V输出800mA; +7V输出大约400mA)，板载 VIPer0P "L"款功率转换器。通过将误差放大器的悬浮接地参考引脚EAGND连至负电压轨和FB、EAGND和SGND引脚之间的分压器，很容易获得负输出电压。

该评估板通过变压器二次侧线圈匝数比设定+7V输出电压，使用一个小信号二极管供给VCC引脚，因此节省了自供电源和启动高压电流发生器所发生的功耗。结合VIPer0P内部模块的低功耗，这样设计可在轻载和空载条件实现极低的输入功耗。

图6–STEVAL-ISA174V1

零功耗模式
在正常式作期间按下开关按钮时，OFF引脚被强制连至SGND引脚，且连接时间大于DEB_OFF，芯片进入零功耗模式。除退出零功耗模式所需的模块外，芯片内部所有模块均关闭。表2列出了零功耗模式输入功耗测量值。

再按下开关时，ON引脚被强制连至SGND引脚，且连接时间大于DEB_ON，芯片退出零功耗模式。芯片通过软启动恢复开关操作，重新开始输出功率。在实际应用中，ON和OFF引脚可以由微控制器控制，如图3所示。实际上，这些引脚的上拉电阻有几微安的驱动能力，可在零功耗模式供给微控制器。

保护
如果连续施加过载输出，过载时间tOVL达到50ms，芯片将会启动自我保护功能，关闭自动重启电路的功率部分 ，重启时间tRESTART时间典型值为1秒(图7)。这样设计可确保转换器保持较低的重启尝试重复率，使转换器安全地工作，保持极低的功耗吞吐量，避免过载现象反复出现时芯片过热。

图7 – 稳态期间的过载保护

此外，在保护电路触发后的启动期间，内部软启动功能激活(图8)，实际上，这是过流保护阈值逐渐提高过程，在内部固定周期tSS (8 ms)内，IDLIM分8步从0升至400mA标称值。这个功能的用途是降低二次侧二极管和电路板功率器件上的应力，提高系统总体可靠性。

图8 – 在超载保护期间重启过程中的软启动

在过载现象消除后，芯片恢复正常工作。

在启动阶段，若IDRAIN 在tONMIN时间内升至较高值，则脉冲跨周调制模式激活，以降低芯片的开关频率(图9)，为电感提供更多的放电时间，帮助限制漏极峰流值，防止电流失控现象发生，避免变压器出现饱和，提高系统总体可靠性。

图9 – 启动期内的脉冲跨周调制模式

VIPer0P评估软件
eDesignSuite：一款以电源管理为主要应用的在线仿真工具，用于电源(AC-DC和DC-DC)、LED灯具(AC-DC和 DC-DC)、太阳能、充电器、滤波器和天线设计。

该仿真工具支持许多基于意法半导体产品的拓扑(控制器、MOSFET、二极管、保险、稳压器等)。新产品 VIPer0P即将被列入支持范围。插入转换器的主要参数(Vin, Vout, Iout等)，选择要使用的控制器，几秒后，eDesignSuite就能生成一个完整设计：带全部注释的互动电路示意图、完整的互动组件清单、分析图库(例如，主电流和电压仿真、能效、Bode稳定性和功率损耗)和变压器设计。

结论
VIPer0P是意法半导体最新推出的创新的绿色智能电源解决方案。

VIPer0P让电源设计人员能够轻松满足市场对稳健性和能效的双重要求。

STEVAL-ISA174V1评估套件评测结果证明，基于VIPer0P的开关电源可轻松满足能效法规的严格要求，例如，CoC5和IEC62301的零功耗要求。此外，评估板套件还能演示IEC电磁兼容性、电磁干扰、电涌、突发和应用性静电放电等规范预认证测试。

显然，VIPer0P为家电厂商带来增加产品价值的机会。