VIPER31：解决新工程挑战的3个答案

意法半导体PDSA 2021-02-25 00:00

入门级示波器多少钱合适？ 构建AI未来，Arm计算平台无处不在

点击“意法半导体PDSA"，关注我们！

VIPER31是首款能在反激式拓扑结构中输出高达18瓦功率的大输入电压范围（85–265V AC ）的意法半导体高压转换器。 尽管最近才推出，但其已应用于一个大众化的计量系统和多个器件中。因此，我们预计2021年销量将超过100万台。正是由于其800伏耐雪崩功率MOSFET和先进的控制器功能，才带来这种积极的反应。的确，得益于其架构，VIPer31灵活、可靠、高效。因此，我们必须了解这款新的高压转换器对工程师们意味着什么。

新系列介绍

VIPER系列涵盖了广泛的应用，正如我们最近看到的VIPER26K。VIPERx1系列可根据反激拓扑结构进行调整，包括初级侧和次级侧调节以及降压。简而言之，传统上我们是将这种器件应用在无光耦开关电源（SMPS）中。VIPER01的输出功率为4W，VIPER11的输出功率在8W左右，因此18 W的VIPer31是一个巨大的进步。新产品的最大导通电阻也更低，仅3.5 Ω。相比之下，VIPER01的导通电阻为30Ω，而VIPER11的导通电阻为15Ω。

目前VIPer31系列下有8个料号，未来还将有更多料号。VIPER317有710 mA的漏极电流限制保护(I_DLIM)。VIPER318的I_DLIM为850 mA，VIPER319可以达到990 mA。这些版本还有X、L和H型号。X型的开关频率抖动（Fosc）为30 kHz ± 7%。L型的Fosc为60 kHz ±7%，H型为132 kHz ±7%。选择合适的振荡器频率（Fosc）可以让工程师选择更高性价比的EMI滤波器，并减少物料成本。

VIPER31：灵活性

600毫安降压拓扑

当工程师选择一个部件时，通常需解释其原理。要勾勒出一个思维过程，没有比在运行中表现出来更简单的方法了。因此，我们推出了多个开发板，其中就包括STEVAL-VP319X1B。这个平台具有很高的象征意义，因为这是VIPER产品首次实现负载电流（I_OUT）为600毫安的降压转换器。专家们知道，通过高压降压转换器很难实现如此高的负载电流。因此，这些开发板突出了器件的特性，并向工程师展示了它的优势。

跨导误差放大器

专业人士可能会面临另一个困境：当他们的公司使用的产品种类繁多时，如何证明新器件的资质。对于缺乏技术知识的决策者，即将推出的STEVAL-VP318L1F和STEVAL-VP319X1B可为其提供帮助。VIPER31有一个参考电压为1.2V±2%的跨导误差放大器。因此，工程师可利用该器件代替反激拓扑（带初级侧调节）和非隔离型反激（带直流电阻反馈）。如前所述，STEVAL-VP319X1B实现了一个降压转换器，而STEVAL-VP318L1F是一个带二次侧调节的反激式转换器，非常适合应用在空调中。最后，STEVAL-VP318L2F是一个带初级侧调节的18瓦隔离型反激。因此，其误差放大器使VIPER31能够处理最常见的拓扑结构，从而使一个系列的器件适用于多种产品。

输入电压范围大

ODMs在一个国家开发一个设计，然后再出口到世界各地，这一点越来越普遍。因此，工程师必须表明他们考虑了国际标准。遗憾的是，业内大部分高压转换器的输入电压范围都很窄。因此，通过指出其输入电压范围为85伏到265伏，工程师可以解释选择VIPER31的原因。

设计师也可能需要克服特定应用程序的内在复杂性。智能仪表、智能家居系统、空调机组或应急照明网络都面临着一个特殊的挑战。他们必须处理电网的电力损失，这迫使他们使用通用电源。在这种情况下，即使输入电压降远低于平时，最终产品仍必须能正常工作。因此，工程师很欣慰地发现，VIPER31的漏源起始电压仅为24V。此外，我们确保这些功能很容易证明。专业人士可以采用即将推出的STEVAL-VP319X1B，更换电容C1和C2，然后就可以享受更低标称输入起始电压带来的便利。

VIPER31：稳定性和有效性

欠压和过压保护

消费者越来越重视产品的安全性和稳定性。因此，团队经常会思考电源器件如何让他们的设计更可靠。例如，想要制造空调的工程师对这些问题非常敏感，因为故障会造成高昂的人力成本。设计师们也知道他们的公司更容易接受VIPER31的欠压（UVP）和过压保护（OVP）等功能。由于每个板都有一个专用引脚，所以可以使用UVP引脚来禁用IC或整个SMPS，内部阈值通常为0.4v。OVP使得脉宽调制器即使在自动重启之后也能保持禁用状态，并且只有在OVP条件失效后才恢复接通。VIPER31还配有过载保护和热关断。我们的SSOP10封装中使用的引脚多于VIPER01和VIPER11的SSOP10，这些特性对其原因进行了解释。

更好、更少的外部元件

工程师们也在努力解决成本问题，因为元件会产生许多直接和间接的后果。零件本身的价格是等式中的一个关键因素。然而，一个高压转换器将决定哪些有源和无源元件将影响整个BOM。因此，当设计师试图说明选择VIPER31的原因时，通常会指出其脉冲跳跃特性，这使得他们可以选择更小的电感，同时保护磁性元件不受电流峰值的影响。类似地，具有不同振荡器频率的型号将确保设计中带有性价比更高的EMI滤波器。现在VIPER31的电流限制已经足够精确，无需再用外部元件。

迎接低功耗MCU和节能系统

The 由于消费者的意识增强，成本考虑也越来越复杂。买家比以往任何时候都更关注购买对环境的影响及其公共设施账单。满足这些需求的最好方法是选择适合低功耗系统的元件。例如，VIPER31的误差放大器参考电压为1.2V，可以很轻松地为MCU生成3.3V电压。意法半导体转换器的静态电流也低于350µa，因此在待机状态下的功耗仅10mW。因此，工程师可以感到自豪的是，即使在最紧张的条件下，他们的设计也能显著节省能耗。

【往期阅读】