VIPer35
Quasi-resonant high performance off line high voltage converter
Datasheet
-
production data
•
Less than 30 mW @ 230 V
AC
in no-load
condition
•
Brown-out set through resistor divider
•
Short-circuit protection (auto-restart)
•
Hysteretic thermal shutdown
Applications
Figure 1. Basic application schematic
•
Auxiliary power supply
•
Adapter/charger for PDA, camcorders,
shavers, tablet, video games, STB
•
Supplies for industrial systems, metering,
appliances
Description
The device is a high voltage converter, which
smartly integrates an 800 V rugged power
MOSFET with a quasi-resonant current mode
PWM control. This IC meets severe energy
saving standards as it has very low consumption
and operates in burst mode under light load
conditions.
The device features the brown-out enabling the
IC to set the switch-off and switch-on threshold
independently one of each other. The quasi-
resonant operation reduces the level of EMI and
the quantity of components in the application.
The quasi-resonant operation reduces the
switching losses and improves power conversion
efficiency. The device features high level
protections such as: output overvoltage, short-
circuit and thermal shutdown with hysteresis.
After the removal of a fault condition, the IC is
automatically restarted.
Features
•
800 V avalanche-rugged power MOSFET
allowing ultra wide range input V
AC
to be
achieved
•
Embedded HV start-up and senseFET
•
Built-in soft-start
•
Quasi-resonant current mode PWM controller
with drain current limit (I
Dlim
)
•
Multifunction ZCD pin:
– Zero-current detection
– OCP threshold (I
Dlim
) setup
– Output OVP (auto-restart)
– Feed-forward compensation
•
Support isolated flyback topology with opto-
coupler
•
Frequency limit:
– 136 kHz (L type), 225 kHz (H type)
February 2016
DocID026980 Rev 4
1/44
www.st.com
Contents
VIPer35
Contents
1
2
3
4
5
6
7
8
Block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Typical output power . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Pin settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Electrical ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Typical electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Typical circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Efficiency performance for a typical flyback converter . . . . . . . . . . . . 18
Operation description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
8.1
8.2
8.3
8.4
8.5
8.6
8.7
8.8
8.9
8.10
8.11
8.12
8.13
8.14
8.15
Power section and gate driver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
High voltage start-up generator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Power-up and soft-start . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Power-down description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Auto-restart description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Quasi-resonant operation (QR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Frequency foldback function and valley-skipping mode . . . . . . . . . . . . . . 25
Blanking time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Starter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Current limit set-point and feed-forward option . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Overvoltage protection (OVP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
ZCD pin summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Feedback and overload protection (OLP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Burst mode operation at no-load or very light load . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Brown-out . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2/44
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VIPer35
Contents
9
Package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
9.1
9.2
SO16N package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
SDIP10 package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
10
11
Ordering information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
DocID026980 Rev 4
3/44
44
List of tables
VIPer35
List of tables
Table 1.
Table 2.
Table 3.
Table 4.
Table 5.
Table 6.
Table 7.
Table 8.
Table 9.
Table 10.
Table 11.
Table 12.
Table 13.
Table 14.
Typical power . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Pin description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Thermal data. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Power section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Supply section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Controller section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Power supply efficiency, V
OUT
= 12 V, V
IN
= 115 V
AC
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Power supply efficiency, V
OUT
= 12 V, V
IN
= 230 V
AC
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
ZCD pin configurations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
SO16N mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
SDIP10 mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Order codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Document revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4/44
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VIPer35
List of figures
List of figures
Figure 1.
Figure 2.
Figure 3.
Figure 4.
Figure 5.
Figure 6.
Figure 7.
Figure 8.
Figure 9.
Figure 10.
Figure 11.
Figure 12.
Figure 13.
Figure 14.
Figure 15.
Figure 16.
Figure 17.
Figure 18.
Figure 19.
Figure 20.
Figure 21.
Figure 22.
Figure 23.
Figure 24.
Figure 25.
Figure 26.
Figure 27.
Figure 28.
Figure 29.
Figure 30.
Figure 31.
Figure 32.
Figure 33.
Figure 34.
Figure 35.
Figure 36.
Figure 37.
Figure 38.
Figure 39.
Figure 40.
Figure 41.
Figure 42.
Figure 43.
Figure 44.
Figure 45.
Basic application schematic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Connection diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
V
DDon
vs T
J
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
V
DD(RESTART)
vs T
J
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
I
Dlim
vs T
J
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
V
DRAIN_START
vs T
J
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
H
FB
vs T
J
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
V
BRth
vs T
J
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
V
BRhyst
vs T
J
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
I
BRhys
vs T
J
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
I
DD0
vs T
J
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
I
DD1
vs T
J
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
V
ZCD
vs I
ZCD
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
I
Dlim
vs I
ZCD
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
R
DS(on)
vs T
J
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
V
BVDSS
vs T
J
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
I
DDch1
vs T
J
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
I
DDch2
vs T
J
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
F
OSClim_L
vs T
J
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
F
OSClim_H
vs T
J
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Thermal shutdown timing diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Min-feature quasi-resonant flyback (isolated) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Full-feature quasi-resonant flyback (isolated) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Power supply consumption at light output loads, V
OUT
= 12 V . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Power supply consumption at no output load, V
OUT
= 12 V . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
I
DD
current during start-up and burst mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Timing diagram: normal power-up and power-down sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Timing diagram: start-up phase and soft-start (case 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Timing diagram: start-up phase and soft-start (case 2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Timing diagram: behavior after short-circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Switching frequency vs power . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Zero-current detection circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Drain ringing cycle skipping as the load progressively reduces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Timing diagram: double blanking time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Typical power capability vs input voltage in quasi-resonant converter . . . . . . . . . . . . . . . . 28
ZCD pin typical external configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Timing diagram: OVP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
FB pin configuration (minimal BOM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
FB pin configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Timing diagram: overload protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Burst mode timing: light load management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Brown-out: external setting and timing diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
SO16N package outline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
SDIP10 package outline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
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