eng
Выпуск #3/2007
А.Белоус, С.Ефименко, В.Сякерский, С.Шведов.
Микросхемы для источников питания
Микросхемы для источников питания
Просмотры: 3296
Широкий спектр выпускаемых НПО "Интеграл" микросхем используется в качестве элементной базы в современных источниках питания, что позволяет применять последние в стационарной, переносной, автомобильной и другой радиоэлектронной аппаратуре. Интегральные микросхемы (ИМС) линейных и импульсных стабилизаторов напряжения, а также управления импульсными источниками питания не конкурируют между собой, а расширяют область применения интегральной элементной базы, позволяя создавать источники питания с техническими характеристиками, оптимизированными для каждого конкретного случая применения.
Главная :: Выпуски 2007 года
Выпуск № 3/2007 :: Элементная база электроники
Все объявления
ЯндексДирект
Дать объявление
Надежный генератор!
ГрандМоторс - 10 лет опыта! Честная продажа и сервис под ключ. Звоните!
Адрес и телефон · www.grandmotors.ru · Москва
Устраним перекос фаз генератора
Обеспечим устойчивую работу электростанции при неравномерной нагрузке фаз
Адрес и телефон · www.inter-electro.ru
Стабилизаторы напряжения
Стабилизаторы напряжения от Российских и Итальянских производителей.
Адрес и телефон · www.stabilos.ru
Источники питания TDK-Lambda
Надежные AC-DC,DC-DC и программируемые ИП для широкого спектра применений
www.tdk-lambda.ru
А.Белоус, С.Ефименко, В.Сякерский, С.Шведов.
Микросхемы для источников питания
Загрузить полную версию статьи в формате .pdf (594 кб) Pdf
Широкий спектр выпускаемых НПО "Интеграл" микросхем используется в качестве элементной базы в современных источниках питания, что позволяет применять последние в стационарной, переносной, автомобильной и другой радиоэлектронной аппаратуре. Интегральные микросхемы (ИМС) линейных и импульсных стабилизаторов напряжения, а также управления импульсными источниками питания не конкурируют между собой, а расширяют область применения интегральной элементной базы, позволяя создавать источники питания с техническими характеристиками, оптимизированными для каждого конкретного случая применения.
Большинство электронных систем функционируют с использованием источников питания постоянного тока. Маломощные устройства, такие как сотовые телефоны, ноутбуки, переносные радиоприемники и другие работают на батареях или аккумуляторах, которые также вырабатывают постоянный ток. Для источников питания радиоэлектронного оборудования, как правило, требуется преобразование стандартного электропитания переменного тока (220 В, 50 Гц или 110 В, 60 Гц) в напряжение постоянного тока. Существуют три основных типа преобразователей напряжения (ПН) [1]: нерегулируемый, регулируемый и импульсный (рис.1).
В простом нерегулируемом источнике питания (рис.1а) трансформатор преобразовывает входное переменное напряжение в низкое напряжение (обычно 6–24 В). Затем переменное напряжение подается на выпрямитель, на выходе которого протекает пульсирующий ток, и включенный в цепь конденсатор сглаживает пульсации.
В регулируемый источник питания (рис.1б) добавлен электронный регулятор выходного напряжения. Таким регулятором может стать ИМС линейного или импульсного стабилизатора напряжения. Регулятор создает стабильное требуемое выходное напряжение.
Импульсный источник питания (рис.1в) широко применяется в телевизорах, компьютерах, видеомагнитофонах и другой радиоэлектронной аппаратуре. В таких источниках питания используется прерыватель, который преобразует входное напряжение частотой 50 или 60 Гц в высокочастотное напряжение (обычно 20–500 кГц). Высокочастотное напряжение преобразуется импульсным трансформатором в напряжение требуемой величины, затем выпрямляется и сглаживается. На выходе схемы также устанавливаются регуляторы на основе линейных или импульсных стабилизаторов напряжения. Преимущество импульсного источника питания в том, что нет необходимости в громоздком и массивном низкочастотном трансформаторе. Трансформаторы, которые работают на частоте 20 кГц и более, в несколько раз меньше по габаритам и массе, чем низкочастотные. Обычно в прерыватель включен выпрямитель сетевого переменного напряжения, ИМС управления импульсным источником питания со схемой обрамления, а также со встроенным или наружным MOSFET.
Таким образом, в зависимости от выполняемых функций ИМС для источников питания можно разделить на:
* ИМС линейных стабилизаторов напряжения;
* ИМС управления импульсными источниками питания;
* ИМС импульсных стабилизаторов напряжения.
Кристаллы ИМС для источников питания изготавливаются по биполярной, КМОП-, КДМОП-, БиКМОП-, БиКДМОП-технологиям. Биполярная технология была первой технологией создания аналоговых ИМС. На ее основе достаточно просто реализуются ИМС силовой электроники со всеми необходимыми функциями. КМОП-технология позволяет создавать ИМС с низким током потребления. БиКМОП сочетает в себе преимущества биполярной и КМОП-технологий. ДМОП-транзисторы имеют повышенные пробивные напряжения. ИМС, изготовленные по КДМОП- и БиКДМОП-технологиям, позволяют создавать высоковольтные ИМС.
ИМС линейных стабилизаторов напряжения
Как известно, линейный стабилизатор напряжения – это ИМС, которая преобразует нестабилизированное напряжение, подаваемое на вход, в стабилизированное напряжение требуемой величины на выходе. У идеального стабилизатора значение выходного напряжения не зависит от изменения величин входного напряжения, тока нагрузки, от температуры и от времени. Типовая структура стабилизатора содержит следующие стандартные блоки:
* выходной каскад, обеспечивающий требуемое значение тока нагрузки;
* источник опорного напряжения, формирующий опорное напряжение, величина которого не должна зависеть от изменений входного напряжения, от температуры, от времени;
* схему сравнения, которая сравнивает величины опорного напряжения с выходным (или частью выходного) и управляет выходным каскадом для обеспечения этого равенства. Функции схемы сравнения обычно выполняет дифференциальный каскад со схемой управления или операционный усилитель;
* схемы защиты, необходимые для надежного функционирования ИМС стабилизатора при перегреве кристалла, при аварийном коротком замыкании нагрузки, превышении допустимого значения входного напряжения. Для автомобильных стабилизаторов напряжения обязательно наличие дополнительной функции защиты от "переполюсовки" (ошибочной смены полярности).
В идеале интегральный стабилизатор напряжения должен обеспечивать величину выходного напряжения, не зависящую от уровня входного напряжения, выходного тока, температуры, времени и прочих внешних факторов. Собственный ток потребления такого стабилизатора напряжения должен быть равен нулю. Состав и количественные характеристики основных параметров линейных ИМС стабилизаторов напряжения [2, 3] представлены в табл. 1.
Мощные выходные каскады ИМС стабилизатора напряжения обеспечивают требуемую величину тока нагрузки (от единиц и десятков миллиампер для маломощных стабилизаторов до единиц и десятков ампер для мощных). Через выходные каскады ИМС стабилизатора напряжения протекают гораздо большие токи, чем собственный ток потребления микросхемы. Поэтому при больших токах необходимо принимать специальные технические решения по охлаждению корпуса ИМС.
Очень важно, чтобы стабилизатор напряжения работал при минимально возможной разности напряжений между входным нестабилизированным и выходным стабилизированным, т.е. значение параметра "Остаточное напряжение" (Dropout Voltage) должно быть минимальным, поскольку в этом случае и мощность, рассеиваемая на выходных каскадах, будет минимальной P=Uds⋅Iвых.
Существует несколько классических схемотехнических вариантов реализации выходных каскадов ИМС стабилизаторов напряжения: схема Дарлингтона, pnp-транзистор, схема Шиклай, p-МОП-транзистор. Основные преимущества и недостатки каждого из этих вариантов представлены в табл. 2.
В микросхемах линейных стабилизаторов, которые выпускаются НПО "Интеграл", используются все четыре типа схем выходных каскадов.
Основные параметры всех типономиналов ИМС линейных стабилизаторов напряжения представлены в табл. 3, а параметры ИМС для автомобильной электроники – в табл. 4.
ИМС управления импульсными источниками питания
Основной недостаток рассмотренных выше линейных стабилизаторов – большая мощность, рассеиваемая на проходном транзисторе, что ограничивает область их применения. Импульсные источники питания обеспечивают большую мощность в нагрузке при высоком коэффициенте полезного действия (КПД) и малых габаритах. В отличие от линейных стабилизаторов, в импульсных источниках питания проходной транзистор переключается с большой частотой (20 кГц–
5 МГц). Ключевой транзистор коммутирует индуктивный элемент (обмотку трансформатора либо дроссель), в котором накапливается энергия, пропорциональная времени открытого состояния транзистора. После закрытия ключевого транзистора энергия, накопленная в индуктивном элементе, передается в нагрузку. Благодаря тому, что на проходном транзисторе не происходит падения напряжения (Uвх–Uвых), импульсные ИМС рассеивают гораздо меньшую мощность по сравнению с линейными стабилизаторами. При этом импульсные источники питания имеют более высокий КПД.
Большая частота переключения позволяет использовать индуктивные элементы с низкими значениями параметров и,
соответственно, малых размеров. Кроме того, пульсирующее напряжение большой частоты можно сгладить емкостью небольшого значения. В качестве ключа используется мощный, быстродействующий MOSFET, который по своим характеристикам предпочтительнее биполярного транзистора. Количество энергии, передаваемой во вторичную цепь, регулируется изменением времени включения MOSFET таким образом, что выходное напряжение источника питания не зависит от изменения нагрузки.
Поскольку сигнал управления мощным транзистором, выдаваемый с микросхемы, представляет собой последовательность прямоугольных импульсов с шириной, пропорциональной управляющему сигналу, то такие микросхемы называют еще ШИМ-контроллерами или ИМС управления импульсными источниками питания. Структурная схема, поясняющая работу импульсного источника питания, приведена на рис.2 [5].
Выпрямитель сглаживает пульсации напряжения сети. Микросхема контроллера с импульсным источником питания, как правило, включает в себя источник питания с блоками опорного напряжения (Uоп), усилитель сигнала ошибки (УСО), ШИМ-компаратор, генератор пилообразных напряжений, блок логики, формирователь управляющих напряжений, блок защиты от повышенной температуры кристалла, повышенного выходного тока и тока короткого замыкания, повышенного и пониженного напряжения питания сети.
Источник питания ИМС имеет источник опорного независимого от температуры напряжения, который служит для формирования напряжения питания всех блоков ИМС и для выработки опорного напряжения. Опорное термостабилизированное напряжение подается на усилитель сигнала ошибки, на второй вход которого поступает выпрямленный сигнал со вторичной обмотки импульсного трансформатора. Усиленная разница сигналов поступает на ШИМ-компаратор и сравнивается с напряжением, которое вырабатывает генератор пилообразных напряжений (ГПН). На выходе ШИМ-компаратора появляется прямоугольный сигнал в случае, если пилообразное напряжение превышает напряжение сигнала ошибки Uош. Таким образом, чем выше напряжение сигнала Uош, тем меньше длительность импульса на выходе ШИМ-компаратора. Так происходит широтно-импульсная модуляция. Этот сигнал проходит блок логики, усиливается и подается на затвор мощного MOSFET. MOSFET может быть отдельным полупроводниковым прибором или входить в состав ИМС.
На блок логики поступает сигнал с блока защит. Как правило, в ИМС управления импульсными источниками питания имеются схемы защиты от повышенной температуры кристалла, от повышенного тока нагрузки и короткого замыкания в нагрузке, от скачков сетевого напряжения.
В последнее время широкое распространение получили контроллеры с обратной связью по току (Current mode) (рис.3). При таком регулировании силовой ключ выключается, когда ток первичной обмотки трансформатора достигает некоторого порогового значения, которое задается выходным сигналом усилителя ошибки. Частотно-импульсная модуляция (ЧИМ), также используемая в импульсных источниках питания, реализуется путем уменьшения частоты (вырезанием) каждого второго, третьего импульса ШИМ-модулятора. Как правило, это делается в случае уменьшения тока нагрузки для снижения собственного тока потребления микросхемы (так называемый "зеленый" режим работы ИМС).
Основные характеристики ИМС управления импульсными стабилизаторами напряжения производства "Интеграл" приведены в табл. 5.
Импульсные стабилизаторы напряжения (DC-DC-преобразователи)
Импульсные стабилизаторы содержат такие же функциональные блоки, что и ИМС управления импульсными источниками питания, но вместо трансформатора используется индуктивность, а обратная связь по напряжению берется не со вторичной обмотки, а с резистивного делителя выходного напряжения. Резистивный делитель может быть выполнен на кристалле ИМС или в виде отдельного прибора. Импульсные стабилизаторы сначала преобразуют выходное напряжение в переменное с частотой > 20 кГц и затем – в стабилизированное выходное. В зависимости от способа подключения индуктивности и диода различают повышающий, понижающий и инвертирующий (понижающе-повышающий) импульсные стабилизаторы (рис.4) [6].
Основные параметры ИМС импульсных стабилизаторов напряжения производства НПО "Интеграл" приведены в табл.6.
Импульсные стабилизаторы напряжения имеют следующие преимущества по сравнению с линейными:
более высокий КПД, когда Uвх>> Uвых. В этом случае на проходном транзисторе нет постоянного тока и, следовательно, расширяется область применения стабилизатора по входному напряжению (Rтр – сопротивление проходного транзистора);
возможность понижения выходного напряжения, а также его повышения и инверсии. Линейный стабилизатор только понижает входное напряжение.
Недостаток ИМС импульсных стабилизаторов и ИМС управления импульсными источниками питания – дополнительные помехи и шумы. Чтобы предотвратить попадание помех в сеть переменного тока, применяются специальные заградительные фильтры.
Литература
1. Крекрафт Д., Джерджли С. Аналоговая электроника. Схемы, системы, обработка сигнала. – М.: Техносфера, 2005.
2. ГОСТ 26949-86. Микросхемы интегральные, методы измерения электрических параметров непрерывных стабилизаторов напряжения.
3. Эннс В.И., Кобзев Ю.М. Проектирование аналоговых КМОП-микросхем. Краткий справочник разработчика. – М.: Горячая линия-Телеком, 2005.
4. Ефименко С.А., Кособуцкая Н.В., Сякерский В.С., Шведов С.В. Микросхемы стабилизаторов напряжения для автомобильной электроники. – Компоненты и технологии, 2006, № 6, с. 110-111.
5. Колисниченко О.В., Шишигин И.В., Обрученков В.А. Интегральные микросхемы зарубежной бытовой видиоаппаратуры. – С.-Петербург,: Лань Виктория, 1995.
6. Джонс Х. Электроника – практический курс. – М.: Постмаркет,1999.
Предыдущая статья:
Симметричные тиристоры компании АВВ Содержание Следующая статья:
Светодиодный драйвер мощностью 3 Вт на микросхеме LNK306DN
Оставить комментарий >
Имя: (обязательно)
E-mail: (не публикуется)
Комментарий:
Введите
контрольный код: Cryptographp PictureReload
Выпуск № 3/2007 :: Элементная база электроники
Все объявления
ЯндексДирект
Дать объявление
Надежный генератор!
ГрандМоторс - 10 лет опыта! Честная продажа и сервис под ключ. Звоните!
Адрес и телефон · www.grandmotors.ru · Москва
Устраним перекос фаз генератора
Обеспечим устойчивую работу электростанции при неравномерной нагрузке фаз
Адрес и телефон · www.inter-electro.ru
Стабилизаторы напряжения
Стабилизаторы напряжения от Российских и Итальянских производителей.
Адрес и телефон · www.stabilos.ru
Источники питания TDK-Lambda
Надежные AC-DC,DC-DC и программируемые ИП для широкого спектра применений
www.tdk-lambda.ru
А.Белоус, С.Ефименко, В.Сякерский, С.Шведов.
Микросхемы для источников питания
Загрузить полную версию статьи в формате .pdf (594 кб) Pdf
Широкий спектр выпускаемых НПО "Интеграл" микросхем используется в качестве элементной базы в современных источниках питания, что позволяет применять последние в стационарной, переносной, автомобильной и другой радиоэлектронной аппаратуре. Интегральные микросхемы (ИМС) линейных и импульсных стабилизаторов напряжения, а также управления импульсными источниками питания не конкурируют между собой, а расширяют область применения интегральной элементной базы, позволяя создавать источники питания с техническими характеристиками, оптимизированными для каждого конкретного случая применения.
Большинство электронных систем функционируют с использованием источников питания постоянного тока. Маломощные устройства, такие как сотовые телефоны, ноутбуки, переносные радиоприемники и другие работают на батареях или аккумуляторах, которые также вырабатывают постоянный ток. Для источников питания радиоэлектронного оборудования, как правило, требуется преобразование стандартного электропитания переменного тока (220 В, 50 Гц или 110 В, 60 Гц) в напряжение постоянного тока. Существуют три основных типа преобразователей напряжения (ПН) [1]: нерегулируемый, регулируемый и импульсный (рис.1).
В простом нерегулируемом источнике питания (рис.1а) трансформатор преобразовывает входное переменное напряжение в низкое напряжение (обычно 6–24 В). Затем переменное напряжение подается на выпрямитель, на выходе которого протекает пульсирующий ток, и включенный в цепь конденсатор сглаживает пульсации.
В регулируемый источник питания (рис.1б) добавлен электронный регулятор выходного напряжения. Таким регулятором может стать ИМС линейного или импульсного стабилизатора напряжения. Регулятор создает стабильное требуемое выходное напряжение.
Импульсный источник питания (рис.1в) широко применяется в телевизорах, компьютерах, видеомагнитофонах и другой радиоэлектронной аппаратуре. В таких источниках питания используется прерыватель, который преобразует входное напряжение частотой 50 или 60 Гц в высокочастотное напряжение (обычно 20–500 кГц). Высокочастотное напряжение преобразуется импульсным трансформатором в напряжение требуемой величины, затем выпрямляется и сглаживается. На выходе схемы также устанавливаются регуляторы на основе линейных или импульсных стабилизаторов напряжения. Преимущество импульсного источника питания в том, что нет необходимости в громоздком и массивном низкочастотном трансформаторе. Трансформаторы, которые работают на частоте 20 кГц и более, в несколько раз меньше по габаритам и массе, чем низкочастотные. Обычно в прерыватель включен выпрямитель сетевого переменного напряжения, ИМС управления импульсным источником питания со схемой обрамления, а также со встроенным или наружным MOSFET.
Таким образом, в зависимости от выполняемых функций ИМС для источников питания можно разделить на:
* ИМС линейных стабилизаторов напряжения;
* ИМС управления импульсными источниками питания;
* ИМС импульсных стабилизаторов напряжения.
Кристаллы ИМС для источников питания изготавливаются по биполярной, КМОП-, КДМОП-, БиКМОП-, БиКДМОП-технологиям. Биполярная технология была первой технологией создания аналоговых ИМС. На ее основе достаточно просто реализуются ИМС силовой электроники со всеми необходимыми функциями. КМОП-технология позволяет создавать ИМС с низким током потребления. БиКМОП сочетает в себе преимущества биполярной и КМОП-технологий. ДМОП-транзисторы имеют повышенные пробивные напряжения. ИМС, изготовленные по КДМОП- и БиКДМОП-технологиям, позволяют создавать высоковольтные ИМС.
ИМС линейных стабилизаторов напряжения
Как известно, линейный стабилизатор напряжения – это ИМС, которая преобразует нестабилизированное напряжение, подаваемое на вход, в стабилизированное напряжение требуемой величины на выходе. У идеального стабилизатора значение выходного напряжения не зависит от изменения величин входного напряжения, тока нагрузки, от температуры и от времени. Типовая структура стабилизатора содержит следующие стандартные блоки:
* выходной каскад, обеспечивающий требуемое значение тока нагрузки;
* источник опорного напряжения, формирующий опорное напряжение, величина которого не должна зависеть от изменений входного напряжения, от температуры, от времени;
* схему сравнения, которая сравнивает величины опорного напряжения с выходным (или частью выходного) и управляет выходным каскадом для обеспечения этого равенства. Функции схемы сравнения обычно выполняет дифференциальный каскад со схемой управления или операционный усилитель;
* схемы защиты, необходимые для надежного функционирования ИМС стабилизатора при перегреве кристалла, при аварийном коротком замыкании нагрузки, превышении допустимого значения входного напряжения. Для автомобильных стабилизаторов напряжения обязательно наличие дополнительной функции защиты от "переполюсовки" (ошибочной смены полярности).
В идеале интегральный стабилизатор напряжения должен обеспечивать величину выходного напряжения, не зависящую от уровня входного напряжения, выходного тока, температуры, времени и прочих внешних факторов. Собственный ток потребления такого стабилизатора напряжения должен быть равен нулю. Состав и количественные характеристики основных параметров линейных ИМС стабилизаторов напряжения [2, 3] представлены в табл. 1.
Мощные выходные каскады ИМС стабилизатора напряжения обеспечивают требуемую величину тока нагрузки (от единиц и десятков миллиампер для маломощных стабилизаторов до единиц и десятков ампер для мощных). Через выходные каскады ИМС стабилизатора напряжения протекают гораздо большие токи, чем собственный ток потребления микросхемы. Поэтому при больших токах необходимо принимать специальные технические решения по охлаждению корпуса ИМС.
Очень важно, чтобы стабилизатор напряжения работал при минимально возможной разности напряжений между входным нестабилизированным и выходным стабилизированным, т.е. значение параметра "Остаточное напряжение" (Dropout Voltage) должно быть минимальным, поскольку в этом случае и мощность, рассеиваемая на выходных каскадах, будет минимальной P=Uds⋅Iвых.
Существует несколько классических схемотехнических вариантов реализации выходных каскадов ИМС стабилизаторов напряжения: схема Дарлингтона, pnp-транзистор, схема Шиклай, p-МОП-транзистор. Основные преимущества и недостатки каждого из этих вариантов представлены в табл. 2.
В микросхемах линейных стабилизаторов, которые выпускаются НПО "Интеграл", используются все четыре типа схем выходных каскадов.
Основные параметры всех типономиналов ИМС линейных стабилизаторов напряжения представлены в табл. 3, а параметры ИМС для автомобильной электроники – в табл. 4.
ИМС управления импульсными источниками питания
Основной недостаток рассмотренных выше линейных стабилизаторов – большая мощность, рассеиваемая на проходном транзисторе, что ограничивает область их применения. Импульсные источники питания обеспечивают большую мощность в нагрузке при высоком коэффициенте полезного действия (КПД) и малых габаритах. В отличие от линейных стабилизаторов, в импульсных источниках питания проходной транзистор переключается с большой частотой (20 кГц–
5 МГц). Ключевой транзистор коммутирует индуктивный элемент (обмотку трансформатора либо дроссель), в котором накапливается энергия, пропорциональная времени открытого состояния транзистора. После закрытия ключевого транзистора энергия, накопленная в индуктивном элементе, передается в нагрузку. Благодаря тому, что на проходном транзисторе не происходит падения напряжения (Uвх–Uвых), импульсные ИМС рассеивают гораздо меньшую мощность по сравнению с линейными стабилизаторами. При этом импульсные источники питания имеют более высокий КПД.
Большая частота переключения позволяет использовать индуктивные элементы с низкими значениями параметров и,
соответственно, малых размеров. Кроме того, пульсирующее напряжение большой частоты можно сгладить емкостью небольшого значения. В качестве ключа используется мощный, быстродействующий MOSFET, который по своим характеристикам предпочтительнее биполярного транзистора. Количество энергии, передаваемой во вторичную цепь, регулируется изменением времени включения MOSFET таким образом, что выходное напряжение источника питания не зависит от изменения нагрузки.
Поскольку сигнал управления мощным транзистором, выдаваемый с микросхемы, представляет собой последовательность прямоугольных импульсов с шириной, пропорциональной управляющему сигналу, то такие микросхемы называют еще ШИМ-контроллерами или ИМС управления импульсными источниками питания. Структурная схема, поясняющая работу импульсного источника питания, приведена на рис.2 [5].
Выпрямитель сглаживает пульсации напряжения сети. Микросхема контроллера с импульсным источником питания, как правило, включает в себя источник питания с блоками опорного напряжения (Uоп), усилитель сигнала ошибки (УСО), ШИМ-компаратор, генератор пилообразных напряжений, блок логики, формирователь управляющих напряжений, блок защиты от повышенной температуры кристалла, повышенного выходного тока и тока короткого замыкания, повышенного и пониженного напряжения питания сети.
Источник питания ИМС имеет источник опорного независимого от температуры напряжения, который служит для формирования напряжения питания всех блоков ИМС и для выработки опорного напряжения. Опорное термостабилизированное напряжение подается на усилитель сигнала ошибки, на второй вход которого поступает выпрямленный сигнал со вторичной обмотки импульсного трансформатора. Усиленная разница сигналов поступает на ШИМ-компаратор и сравнивается с напряжением, которое вырабатывает генератор пилообразных напряжений (ГПН). На выходе ШИМ-компаратора появляется прямоугольный сигнал в случае, если пилообразное напряжение превышает напряжение сигнала ошибки Uош. Таким образом, чем выше напряжение сигнала Uош, тем меньше длительность импульса на выходе ШИМ-компаратора. Так происходит широтно-импульсная модуляция. Этот сигнал проходит блок логики, усиливается и подается на затвор мощного MOSFET. MOSFET может быть отдельным полупроводниковым прибором или входить в состав ИМС.
На блок логики поступает сигнал с блока защит. Как правило, в ИМС управления импульсными источниками питания имеются схемы защиты от повышенной температуры кристалла, от повышенного тока нагрузки и короткого замыкания в нагрузке, от скачков сетевого напряжения.
В последнее время широкое распространение получили контроллеры с обратной связью по току (Current mode) (рис.3). При таком регулировании силовой ключ выключается, когда ток первичной обмотки трансформатора достигает некоторого порогового значения, которое задается выходным сигналом усилителя ошибки. Частотно-импульсная модуляция (ЧИМ), также используемая в импульсных источниках питания, реализуется путем уменьшения частоты (вырезанием) каждого второго, третьего импульса ШИМ-модулятора. Как правило, это делается в случае уменьшения тока нагрузки для снижения собственного тока потребления микросхемы (так называемый "зеленый" режим работы ИМС).
Основные характеристики ИМС управления импульсными стабилизаторами напряжения производства "Интеграл" приведены в табл. 5.
Импульсные стабилизаторы напряжения (DC-DC-преобразователи)
Импульсные стабилизаторы содержат такие же функциональные блоки, что и ИМС управления импульсными источниками питания, но вместо трансформатора используется индуктивность, а обратная связь по напряжению берется не со вторичной обмотки, а с резистивного делителя выходного напряжения. Резистивный делитель может быть выполнен на кристалле ИМС или в виде отдельного прибора. Импульсные стабилизаторы сначала преобразуют выходное напряжение в переменное с частотой > 20 кГц и затем – в стабилизированное выходное. В зависимости от способа подключения индуктивности и диода различают повышающий, понижающий и инвертирующий (понижающе-повышающий) импульсные стабилизаторы (рис.4) [6].
Основные параметры ИМС импульсных стабилизаторов напряжения производства НПО "Интеграл" приведены в табл.6.
Импульсные стабилизаторы напряжения имеют следующие преимущества по сравнению с линейными:
более высокий КПД, когда Uвх>> Uвых. В этом случае на проходном транзисторе нет постоянного тока и, следовательно, расширяется область применения стабилизатора по входному напряжению (Rтр – сопротивление проходного транзистора);
возможность понижения выходного напряжения, а также его повышения и инверсии. Линейный стабилизатор только понижает входное напряжение.
Недостаток ИМС импульсных стабилизаторов и ИМС управления импульсными источниками питания – дополнительные помехи и шумы. Чтобы предотвратить попадание помех в сеть переменного тока, применяются специальные заградительные фильтры.
Литература
1. Крекрафт Д., Джерджли С. Аналоговая электроника. Схемы, системы, обработка сигнала. – М.: Техносфера, 2005.
2. ГОСТ 26949-86. Микросхемы интегральные, методы измерения электрических параметров непрерывных стабилизаторов напряжения.
3. Эннс В.И., Кобзев Ю.М. Проектирование аналоговых КМОП-микросхем. Краткий справочник разработчика. – М.: Горячая линия-Телеком, 2005.
4. Ефименко С.А., Кособуцкая Н.В., Сякерский В.С., Шведов С.В. Микросхемы стабилизаторов напряжения для автомобильной электроники. – Компоненты и технологии, 2006, № 6, с. 110-111.
5. Колисниченко О.В., Шишигин И.В., Обрученков В.А. Интегральные микросхемы зарубежной бытовой видиоаппаратуры. – С.-Петербург,: Лань Виктория, 1995.
6. Джонс Х. Электроника – практический курс. – М.: Постмаркет,1999.
Предыдущая статья:
Симметричные тиристоры компании АВВ Содержание Следующая статья:
Светодиодный драйвер мощностью 3 Вт на микросхеме LNK306DN
Оставить комментарий >
Имя: (обязательно)
E-mail: (не публикуется)
Комментарий:
Введите
контрольный код: Cryptographp PictureReload
Отзывы читателей
