ST AN2001 Application note

AN2001

Application note

VIPower: VIPer53 single output reference board 90 to 264 VAC input, 24W output

Introduction

The VIPer53 combines an enhanced current mode PWM controller with a high voltage MDMesh Power Mosfet in the same package. VIPer53 is available in two different packages, DIP-8 and PowerSO-10. This reference board is an offline wide range power supply that incorporates VIPer53 and is set up for secondary regulation by driving the PWM controller through an optocoupler. The switching frequency is set at 100 kHz and the total output power is 24W.

 

Switch mode general purpose power supply

 

 

 

Current mode control with adjustable limitation

Product(s)

 

Blue Angel compliant

 

 

 

 

75% efficiency

 

 

 

 

 

 

Output short circuit and overload protection

 

 

 

Thermal shutdown protection

 

 

 

 

 

Meets EN55022 class B EMI specification

 

 

 

Operating conditions

 

Obsolete

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Parameter

 

 

 

 

Limits

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Input voltage range

 

 

 

 

90 to 264Vac

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Input Frequency

-

 

 

100kHz

 

 

 

Output voltage

 

 

V=12V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Product(s)Output ripple voltage

 

 

 

15mVpp

 

 

 

Output power

 

 

 

 

24W

 

 

 

Effi ien y

 

 

 

 

75% typical

 

 

 

Line regulation

 

 

 

 

+/- 0

 

 

 

Load regulation

 

 

 

 

+/- 0.2%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Obsolete

EMI

 

 

 

EN55022 Class B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

September 2006

Rev 2

1/19

www.st.com

Contents

AN2001

 

 

Contents

1

PCB lay-out . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. 5

2

Efficiency . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6

3

Load regulation . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

4

Line regulation . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8

5

Transient response . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9

6

Line and switching frequency ripple . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

10

7

Waveforms . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

Product(s). . . . . . . . . . . . . . . . . .

11

8

Blue Angel . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

12

9

EMI results

 

13

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

10

Transformer specification .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

14

11

Different output current and voltage capability

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

15

 

 

Obsolete

 

 

-

 

 

12

Revision history . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

18

 

Product(s)

 

 

 

Obsolete

 

 

 

2/19

AN2001

List of figures

 

 

List of figures

Figure 1.

Board layout (not in scale) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. 5

Figure 2.

Efficiency vs. Iout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6

Figure 3.

Efficiency vs. Vin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6

Figure 4.

Load regulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8

Figure 5.

Line regulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8

Figure 6.

Transient response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9

Figure 7.

Line frequency ripple . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

10

Figure 8.

Switching frequency ripple . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

10

Figure 9.

Vds and drain current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11

Figure 10.

EMI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13

Figure 11.

Transformer specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

14

Figure 12.

PC board top legend (not in scale) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

15

Figure 13.

PC board bottom copper (not in scale) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

15

Figure 14.

Schematic diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

17

Product(s) -Obsolete

Product(s) Obsolete

3/19

List of tables

AN2001

 

 

List of tables

Table 1. Secondary component value to obtain different output voltage and current. . . . . . . . . . . . 15 Table 2. Component list . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Table 3. Revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

Product(s) -Obsolete

Product(s) Obsolete

4/19

ST AN2001 Application note

AN2001

PCB lay-out

 

 

1 PCB lay-out

Figure 1. Board layout (not in scale)

Product(s) -Obsolete

Product(s) Obsolete

5/19

Efficiency

AN2001

 

 

2 Efficiency

Figure 2. and Figure 3. shows the two efficiency curves of the reference board. The measurements on Figure 2. are taken at the input voltage of 120Vac while the output load is varied from 0A to the full load of 2A. Meanwhile, Figure 3. shows the efficiency when the input voltage is varied from 90 to 264Vac while the output load is fixed at 2A.

Figure 2. Efficiency vs. Iout

 

 

Figure 3. Efficiency vs. Vin

 

 

 

90%

 

 

 

 

 

81.00%

 

 

 

 

Efficiency (%)

80%

 

 

 

 

 

80.50%

 

 

 

 

70%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Efficiency (%)

80.00%

 

 

 

 

60%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

79.50%

 

 

 

 

50%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

79.00%

 

 

 

 

40%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

78.50%

 

 

 

 

30%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

78.00%

 

 

 

 

20%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

77.50%

 

 

 

 

 

10%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0%

 

 

 

 

 

77.00%

 

 

 

 

 

0

0.5

1

1.5

2

 

80

130

180

230

280

 

Efficiency

 

Iout (A)

 

 

 

Efficiency

 

Vin (Vac)

 

 

 

 

 

 

 

 

Product(s)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Obsolete

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

Product(s)

 

 

 

 

 

 

Obsolete

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6/19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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