VIPer01B
Energy saving off-line high voltage converter
Datasheet
-
production data
Applications
Low power SMPS for home appliances,
building and home control, small industrial,
consumers, lighting, motion control
SSOP10
Low power adapters
Features
800 V avalanche-rugged power MOSFET
allowing ultra wide V
AC
input range to be
covered
Embedded HV startup and sense-FET
Current mode PWM controller
Drain current limit protection (OCP)
Wide supply voltage range: 4.5 V to 30 V
Self-supply option allows the auxiliary winding
or bias components to be removed
Minimized system input power consumption:
– Less than 10 mW at 230 V
AC
in no-load
condition
– Less than 400 mW at 230 V
AC
with 250
mW load
Jittered switching frequency reduces the EMI
filter cost:
– 60 kHz ± 7% (type L)
– 120 kHz ± 7% (type H)
Embedded E/A with 1.2 V reference
Protections with automatic restart:
overload/short-circuit (OLP), line or output
OVP, V
CC
clamp
Pulse-skip protection to prevent flux-runaway
Embedded thermal shutdown
Built-in soft-start for improved system reliability
Description
The device is a high voltage converter smartly
integrating an 800 V avalanche-rugged power
MOSFET with PWM current mode control. The
power MOSFET with 800 V breakdown voltage
allows the extended input voltage range to be
applied, as well as the size of the DRAIN snubber
circuit to be reduced. This IC meets the most
stringent energy-saving standards as it has very
low consumption and operates in pulse frequency
modulation under light load. The design of
flyback, buck and buck boost converters is
supported. The integrated HV startup, sense-
FET, error amplifier and oscillator with jitter allow
a complete application to be designed with the
minimum number of components.
Figure 1. Basic application schematic
April 2018
This is information on a product in full production.
DocID031727 Rev 1
1/37
www.st.com
Contents
VIPer01B
Contents
1
2
Pin setting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Electrical and thermal ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3
4
Typical electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
General description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
4.10
4.11
4.12
4.13
4.14
Block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Typical power capability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Primary MOSFET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
High voltage startup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Soft-start . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Oscillator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Pulse-skipping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Direct feedback . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Secondary feedback . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Pulse frequency modulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Overload protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
VCC clamp protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Disable function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Thermal shutdown . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
5
Application information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
5.1
5.2
5.3
Typical schematics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Energy saving performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Layout guidelines and design recommendations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
6
Package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
6.1
SSOP10 package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2/37
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Contents
7
8
Ordering information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
DocID031727 Rev 1
3/37
37
List of tables
VIPer01B
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.
Pin description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Thermal data. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Avalanche characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Power section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Supply section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Controller section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Typical power . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Power supply efficiency, V
OUT
= 5 V . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
SSOP10 package mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Order code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Document revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
4/37
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VIPer01B
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.
Basic application schematic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Connection diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
R
thJA/
(R
thJA
at A = 100 mm²) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
I
DLIM
vs. T
J
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
F
OSC
vs. T
J
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
V
HV_START
vs. T
J
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
V
FB_REF
vs. T
J
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Quiescent current Iq vs. T
J
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Operating current I
CC
vs. T
J
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
I
CH1
vs. T
J
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
I
CH1
vs. V
DRAIN
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
I
CH2
vs. T
J
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
I
CH2
vs. V
DRAIN
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
I
CH3
vs. T
J
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
I
CH3
vs. V
DRAIN
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
G
M
vs. T
J
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
I
COMP
vs. T
J
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
R
DS(on)
vs. T
J
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Static drain-source on-resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
V
BVDSS
vs. T
J
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Output characteristic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
SOA SSOP10 package. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Maximum avalanche energy vs. T
J
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
IC supply modes: self-supply and external supply . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Power-ON and power-OFF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Soft startup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Pulse-skipping during startup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Short-circuit condition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Connection for input overvoltage protection (isolated or non-isolated topologies) . . . . . . . 25
Connection for output overvoltage protection (non-isolated topologies). . . . . . . . . . . . . . . 26
Thermal shutdown timing diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Flyback converter (non-isolated) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Flyback converter with line OVP (non-isolated) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Flyback converter (isolated) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Primary side regulation isolated flyback converter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Buck converter (positive output) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Buck-boost converter (negative output) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
P
IN
versus V
IN
in no-load, V
OUT
= 5 V . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
P
IN
versus V
IN
in light load, V
OUT
= 5 V . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Recommended routing for flyback converter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Recommended routing for buck converter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
SSOP10 package outline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
SSOP10 recommended footprint . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
DocID031727 Rev 1
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