在小型的MCU應用系統(tǒng)中，采用AC 220V供電時，一般要使用變壓器對電源進行處理，將高壓交流電降到低壓后再進行直流處理，或者將交流電變?yōu)楦邏褐绷麟姾笤龠M行高頻變換，以得到MCU系統(tǒng)的工作電源。MCU按其存儲器類型可分為無片內ROM型和帶片內ROM型兩種。對于無片內ROM型的芯片，必須外接EPROM才能應用（典型芯片為8031）。MASKROM的MCU價格便宜，但程序在出廠時已經(jīng)固化，適合程序固定不變的應用場合；FALSHROM的MCU程序可以反復擦寫，靈活性很強，但價格較高，適合對價格不敏感的應用場合或做開發(fā)用途；OTPROM的MCU價格介于前兩者之間，同時又擁有性可編程能力，適合既要求一定靈活性，又要求低成本的應用場合，尤其是功能不斷翻新、需要迅速量產(chǎn)的電子產(chǎn)品。VB409的出現(xiàn)有望實現(xiàn)這一設計思路。

　　1 VB409概述

　　VB409是ST公司推出的電源處理產(chǎn)品。其PENTAWATTHV（022Y）封裝形式的產(chǎn)品大小與普通TO220封裝的7805相近，只是引出腳為5個；還有一種PowerSO10封裝的產(chǎn)品是10腳表面貼裝式IC。輸入端可以直接接入AC 220 V，且輸入端允許的輸入電壓為AC 580 V。輸出部分有2個：一個是終輸出OUTPUT1，為+5V；另一個是芯片的中間輸出OUTPUT2，典型值為16 V。對負載的供電能力為：OUTPUT1為80 mA，OUTPUT2為25mA。圖1為VB409的內部結構圖[1]。

　　圖1 VB409內部結構圖

　　VB409采取的是導通角技術，即在交流電的一個周期中，根據(jù)負載的電流大小，自動調整每個周期的導通時間。其工作波形如圖2所示。

　　圖2 VB409的工作波形

　　從圖1中還可以看出，VB409還有輸入、輸出電流的限制和熱保護功能。其作用在于：一方面當輸出短路時限制電流的輸出；另一方面當過載時關斷芯片。

　　需要說明的是，OUTPUT1的輸出范圍為4.75～5.25 V，典型值為5 V，負載電流每增大1 mA，對輸出影響為0.5mV，是比較高的；而OUTPUT2的輸出范圍為8～16V。因此，OUTPUT2的輸出比較適合于作為繼電器一類的驅動電源使用。如果想作為放大器的工作電源，則需要再進行降壓式穩(wěn)壓。

　　2 VB409構成的電源系統(tǒng)

　　圖3為VB409組成的電源電路。

　　圖3中，D1實現(xiàn)半波整流，C2為滌綸電容，C3為高壓電解電容，R1、R2為金屬膜1/4 W電阻，C1耐壓為25 V。

　　圖1中，Vref1的電壓為12V左右，Threshold端的電壓高于Vref1將關斷輸入向輸出的傳送，Threshold端的工作電流為30μA。因此，R1與R2之和決定工作電流，R1與R2之比確定加在Threshold端的電壓。圖2中，t1、t2所處的位置對應的輸入電壓V1即關斷的門限電壓值。這個值的大小為： V1=Vref1。

　　V1是變化的交流電，變化規(guī)律為：

　　在這里，將VIN等比例縮小至V1，可以提高期間的工作可靠性。

　　當輸入電壓為AC 220 V，Threshold端的工作電流約為120 μA時，R1+R2=1.86 MΩ。按此參數(shù)設置，當輸入電壓為AC 60 V時，Threshold端的工作電流約為30 μA，還能夠正常工作。同理，適當配置R1和R2的值，還可以確定輸入電壓的有效范圍，VB409允許輸入電壓可至12V。C1值的確定參見圖1和圖2。

　　C1提供輸入短路關斷時維持輸出電路的電壓，同時提供OUTPUT2較為穩(wěn)定的輸出。反之，C1的值小，充、放電時間越快，OUTPUT2的輸出電壓值也就越高，但是能夠提供的輸出電流變小。一般C1的值在47～220 μF之間選擇，典型值為100 μF。

　　3 實例MCU應用系統(tǒng)

　　使用VB409為主電源供給MCU應用系統(tǒng)，在設計之前，應首先估算系統(tǒng)的5 V電源的總功耗。計算時要將灌電流、拉電流一并計算。

　　MCU同溫度傳感器之間通過I2C總線連接。I2C總線占用2條MCU輸入輸出口線，二者之間的通信完全依靠軟件完成。溫度傳感器的地址可以通過2根地址引腳設定，這使得一根I2C總線上可以同時連接8個這樣的傳感器。本方案中，傳感器的7位地址已經(jīng)設定為1001000。MCU需要訪問傳感器時，先要發(fā)出一個8位的寄存器指針，然后再發(fā)出傳感器的地址（7位地址，低位是WR信號）。傳感器中有3個寄存器可供MCU使用，8位寄存器指針就是用來確定MCU究竟要使用哪個寄存器的。本方案中，主程序會不斷更新傳感器的配置寄存器，這會使傳感器工作于單步模式，每更新就會測量溫度。

　　圖4為筆者設計的一個典型應用系統(tǒng)的原理圖。圖4為測量電能并在LCD上顯示的MCU應用系統(tǒng)。CPU采用AT89C55WD，耗電量為20 mA（若采用STC89C58RD+，則耗電量可降至9 mA左右）；LCD選用SO12864，采用COG式，連同背光耗電為20mA；功率/電能計量芯片CS5460的耗電量為5 mA，加上復位、鍵盤等耗電量小于50 mA；繼電器輸出沒有畫出，耗電量為12mA。因此，完全可以使用VB409供電，且系統(tǒng)體積小，完全可以放置在LCD背后。

　　圖4 一個典型應用系統(tǒng)原理圖

　　結語

　　隨著科學技術的進步，對器件的性能要求也越來越高。如果沒有變壓器，因此就失去了電流的絕緣，所以采用VB409作為供電電源，要用在對電流絕緣沒有要求的場合，例如洗衣機、中央供熱、功率計量等。對于需要電流絕緣的場合，需在供電輸入端加一個1∶1的小型隔離變壓器，因為輸入功率低，所以變壓器的尺寸可以做得比較小，同時變壓器的輸出還可以使用電阻分壓后再輸入到VB409中。