Поиск по сайту
 
«    Апрель 2014    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
 
ШИМ-контроллеры STMicroelectronics
Источники питания

AC/DC-, DC/DC-преобразователи малой, средней и высокой мощности, источники питания бытовой аппаратуры, мощные зарядные устройства, блоки бесперебойного питания и т.п. – это далеко не полный перечень изделий, в которых широко используются ШИМ-контроллеры компании STMicroelectronics (www.st.com). В предлагаемой статье помимо описания основных характеристик и параметров этих ИС, типовых схем включения и областей применения приведены общие базовые принципы построения импульсных источников питания средней и высокой мощности. На сегодняшний день разработано около 14 различных топологий импульсных источников питания (табл. 1). Каждая обладает уникальными свойствами, позволяющими использовать ее для решения своего круга задач.

Таблица 1. Базовые топологии схем, применяемые при построении импульсных источников питания
Топология Схема Мощность,
Вт
Область применения Особенности
Обратноходовый
(flyback)
alt до 300 Источники питания бытовой аппаратуры (TV, DVD и т.п.), мощные зарядные устройства и внешние блоки питания. Простота схемы, низкая стоимость
Прямоходовый
(feed forward)
alt до 300 Источники питания бытовой аппаратуры (TV, DVD и т.п.), мощные зарядные устройства, внешние и встроенные блоки питания. Пониженный уровень помех, повышенная эффективность при низких выходных напряжениях
Резонансный
(resonance)
alt до 300 Источники питания бытовой аппаратуры (TV, DVD и т.п.) Высокая рабочая частота и как следствие - малые габариты, простота фильтрации помех
Двухтактный
(push-pull)
alt 100...5000 Внешние и встраиваемые источники питания для бытовой, промышленной и автомобильной аппаратуры Пониженный уровень помех
Полумостовой
(half-bridge)
alt 100...1000 Внешние и встраиваемые источники питания (например, компьютеры) Малые габариты
Пониженный уровень помех
Мостовой
(full-bridge)
alt 100...3000 Блоки бесперебойного питания, зарядные устройства Повышенный КПД

Сегодня «сердцем» практически любого современного трансформаторного импульсного источника питания средней и высокой мощности является специализированная ИС, управляющая работой внешнего силового транзистора/транзисторов. В подавляющем большинстве таких источников используется несколько режимов управления работой силовых транзисторов: широтно-импульсный (PWM - ШИМ), частотно-импульсный (FPM - ЧИМ), квазирезонансный (QR). Также зачастую с целью повышения КПД используется смешанный режим: ЧИМ или квазирезонансный режимы - на низкой выходной мощности, а ШИМ - на средних и больших мощностях. Задачи и функции ШИМ-контроллеров сводятся не только к управлению внешними силовыми транзисторами и поддержанию выходного напряжения на требуемом уровне с заданной погрешностью. В действительности в перечень этих функции в обязательном порядке входят: контроль состояния ключевых транзисторов (ограничение тока и скважности импульсов управления); плавный запуск после подачи питания (плавный пуск); контроль уровня входного напряжения и его «провалов» и «выбросов»; защита от пробоя силового трансформатора и выходным цепей выходного выпрямителя; контроль температуры самого контроллера (реже и силовых транзисторов). Условно все производимые ШИМ-контроллеры STMicroelectronics (табл. 2) можно разделить на три группы: управление по напряжению, управление по току и смешанное управление.

Таблица 2
. Краткие характеристики и параметры ШИМ-контроллеров STMicroelectronics
Наимено-
вание
Режим
управления
Входное
напря-
жение, В
Выходное
напря-
жение, В
Макс.
выход-
ной
ток, А
Макс.
частота
регули-
рования,
кГц
Скваж-
ность,
%
Корпус
Мин.Макс.Мин.Макс.
SG2525A Напряжение 8 35 - - 0,5 500 49 DIP16/SO16
SG3524 Напряжение 8 40 - - 0,1 300 45 DIP16/SO16
SG3525A Напряжение 8 35 - - 0,5 500 49 DIP16/SO16
L5991 Ток 12 20 4,92 5,08 1,5 100 93 DIP16/SO16
UC2842B Ток 11 30 - - 1 500 100 DIP8/SO8
UC2843B Ток 8,2 30 - - 1 500 100 DIP8/SO8
UC2844B Ток 11 30 - - 1 500 50 DIP8/SO8
UC2845B Ток 8,2 30 - - 1 500 50 DIP8/SO8
UC3842B Ток 11 30 - - 1 500 100 DIP8/SO8
UC3843B Ток 8,2 30 - - 1 500 100 DIP8/SO8
UC3844B Ток 11 30 - - 1 500 50 DIP8/SO8
UC3845B Ток 8,2 30 - - 1 500 50 DIP8/SO8
L6566A Смешанное 8 23 4,95 5,05 0,8 300 70 SO16
L6566B Смешанное 8 23 4,95 5,05 0,8 300 70 SO16
L6668 Смешанное 9,4 22 - - 0,8 105 75 SO16

SG2525A/SG3524/SG3525A - серия управляемых напряжением ШИМ-контроллеров (рис. 1) с фиксированной частотой преобразования, специально спроектированных для построения любых типов импульсных источников питания (согласно заявлению компании-производителя) и позволяющих до минимума сократить число необходимых внешних компонентов.


ШИМ-контроллеры STMicroelectronics

Рис. 1. Назначение выводов ИС SG2525A, SG3525A и SG3524


Это стало возможным благодаря наличию встроенного опорного источника питания (+5,1 В ±1%), возможности управления частотой работы внешней RC-цепью, длительностью интервала «мертвого» времени - одним внешним резистором, длительностью времени плавного старта - одним внешним конденсатором (вывод SOFT-START), встроенным драйверам (±200 мА) для управления внешними силовыми транзисторами или внешним маломощным трансформатором. Помимо всего вышеуказанного, в ИС предусмотрена возможность синхронизации нескольких источников от одного внешнего тактового сигнала (вывод SYNC) и защиты по току внешних силовых транзисторов (вывод SHUTDOWN). Область применения - практически любой DC/DC-конвертер малой и средней мощности (рис. 2 и рис. 3).


ШИМ-контроллеры STMicroelectronics

Рис. 2. Типовая схема включения SG3524 в составе двухтактного преобразователя со средней точкой


ШИМ-контроллеры STMicroelectronics

Рис. 3. Типовая схема включения SG3524 в составе обратноходового преобразователя


UC2842B/3B/4B/5B и UC3842B/3B/4B/5B -популярная серия малогабаритных ШИМ-контроллеров с фиксированной частотой преобразования и управлением током, размещенных в 8-выводных корпусах SO и MiniDIP (рис. 4).


ШИМ-контроллеры STMicroelectronics

Рис. 4. Назначение выводов ИС серии UC2842B/3B/4B/5B и UC3842B/3B/4B/5B


Несмотря на то, что она выпускается уже около 10 лет, по-прежнему остается одной из самых востребованных серий в основном благодаря низкой стоимости и высокой надежности, отчасти благодаря простоте реализации. Предназначены для построения однотактных DC/DC-преобразователей с входным напряжением до 8,2...30 В. Наличие RC-генератора (частота работы до 500 кГц), встроенного мощного драйвера (±200 мА) для управления внешним полевым или биполярным транзистором, встроенного термостабилизированного опорного источника +5 В ± 1% позволяют строить на основе ИС этой серии обратноходовые источники питания с необходимым набором защитных функций - защита от перенапряжения на входе, защита внешнего силового транзистора по току, температурная защита ИС. Для исключения ложного срабатывания встроенного компаратора по току (Current Sense) из-за возможных помех, возникающих при переключениях внешнего силового транзистора, реализован т.н. режим блокировки компаратора (Leading Edge Blanking) на фиксированное время (около 100 нс) с моментов переключения транзистора (рис. 5).


ШИМ-контроллеры STMicroelectronics

Рис. 5. Структурная схема ШИМ-контроллеров серии UC2842B/3B/4B/5B и UC3842B/3B/4B/5B


Особенность серии - управление по току внешнего силового транзистора, что позволяет исключить из схемы дополнительные гальванически развязанные цепи обратной связи (оптрон), что позволяет в значительной степени уменьшить габариты и стоимость конечного DC/DC-преобразователя. Кроме того, при построении маломощных преобразователей (до 3 Вт) существует возможность исключения внешнего силового транзистора и использования вместо него встроенный выходной драйвер. L5991/L5991A - серия ШИМ-контроллеров с управлением по току, высокой частотой работы (до 1 МГц) и повышенной функциональностью (рис. 6).


ШИМ-контроллеры STMicroelectronics

Рис. 6. Назначение выводов ИС серии L5991/L5991A


К отличительным особенностям ИС этой серии относятся: мощный драйвер с выходным током до 1 А для управления мощным полевым транзистором, программируемый плавный запуск, возможность синхронизации как по входу (Slave), так и по выходу (Master), вход отключения с сокращением тока потребления до 120 мкА, возможность ограничения максимальной скважности внешними RC-цепями, наличие режима Standby, повышающего экономичность (работа с малой нагрузкой или без нее). Серия создана для построения мощных обратноходовых DC/DC-преобразователей. Для исключения ложного срабатывания встроенного компаратора по току (Current Sense) из-за возможных помех, возникающих при переключениях внешнего силового транзистора, реализован т.н. режим блокировки компаратора (Leading Edge Blanking) на фиксированное время (около 100 нс) с моментов переключения транзистора (рис. 7).


ШИМ-контроллеры STMicroelectronics

Рис. 7. Структурная схема ШИМ-контроллеров L5991/L5991A


L6566A/L6566B/L6668 - серия многофункциональных ШИМ-контроллеров, специально спроектированных для работы в составе обратноходовых импульсных преобразователей напряжения средней и высокой мощности (рис. 7). Отличительные особенности ИС: два режима работы по выбору - режим с фиксированной частотой (Fixed Frequency - FF) и квазирезонансный режим (Quasi-resonant - QR). Частота работы в режиме с фиксированной частотой, которая определяется номиналами внешней RC-цепи. Дополнительный вход FMOD позволяет работать в режиме модуляции частоты, что позволяет уменьшить помехи от работы источника. В ИС встроен источник питания с высоковольтным входом, предназначенный для начального запуска. Отдельно стоить отметить особенности работы ИС в квазирезонансном режиме, в котором источник работает на гране режимов непрерывного и прерывистого тока. Для этой цели в силовом трансформаторе должна быть предусмотрена дополнительная обмотка, предназначенная для точного определения момента открытия силового транзистора. В этом режиме достигается максимальная эффективность преобразователя: на малых нагрузках частота работы низкая, а потери на силовом транзисторе минимальны. На средней и большой нагрузке частота работы увеличивается до заданной частоты, определяемой внешней RC-цепью. L6566A/L6566B/L6668 прежде всего ориентированы на применение в составе одно- и многоканальных AC/DC-преобразователей средней и высокой мощности (рис. 8). Основными приложениями являются внешние блоки питания ноутбуков, бытовой техники, встраиваемые источники питания для промышленной аппаратуры и т.п.


ШИМ-контроллеры STMicroelectronics

Рис. 8. Типовая схема включения L6668 в составе обратноходового AC/DC-преобразователя


Заключение
На сегодняшний момент семейства ШИМ-контроллеров компании STMicroelectronics уверенно и прочно заняли нишу в ряду недорогих надежных многофункциональных, и в то же время простых в эксплуатации импульсных источников питания малой, средней и большой мощности. В большинстве своем их можно встретить как в обычной бытовой технике (компьютеры, ноутбуки, DVD-проирыватели, ЖК-телевизоры и мониторы и т.п.), так и в сложной промышленной и медицинской аппаратуре. Одной из причин этого стала весьма низкая цена при высокой функциональности в малогабаритных 8- и 16-выводных SO- и DIP-корпусах, высокой надежности с увеличенным жизненным циклом (согласно опыту многих разработчиков). Большая популярность некоторых серий, сохраняющаяся вот уже более десяти лет, дает определенную гарантию производителям источников питания, что ШИМ-контроллеры от STMicroelectronics не будут сняты с производства еще долгие годы.

Д. Цветков
Новости Электроники 3, 2008

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.
  • Источники питания конструктива АТХ для компьютеров.
  • Источники питания конструктива ATX для персональных компьютеров
  • ШИМ – контроллер TL494
  • Преобразователь напряжения 12 / 220 В - 50 Гц
  • Импульсные источники питания на основе UC3842
  • 30 ноября 2009 | Просмотров: 24152

    Добавление комментария

    Логин
    Пароль
    Октябрь 2013 (3)
    Декабрь 2012 (5)
    Декабрь 2011 (4)
    Сентябрь 2011 (1)
    Август 2011 (2)
    Июль 2011 (1)

     
     
    Rambler's Top100 Яндекс цитирования
     
     
    Любая радио схема у нас! На данном сайте Вы найдете большое количество материала по радиоэлектронике – статьи по микроконтроллерам, сотовой связи, бытовой техники, теле-радио аппаратуре, авто-электронике и еще многое другое. У нас Вы найдете схемы различных конструкций радиолюбителей, схемы для ремонта бытовой аппаратуры, а так же сможете бесплатно скачать заинтересовавшую Вас принципиальную схему. К схеме Вы найдете статью с подробным описанием. Так же на сайте представлен материал по обмену опытом отечественных радиолюбителей, их схемы и конструкции радиолюбительской аппаратуры – усилители, передатчики, приемники, генераторы, зарядные устройства и многое другое. Автолюбители найдут для себя статьи со схемами различных конструкций связанных с эксплуатацией и ремонтом автомобиля. Найдите понравившуюся схему и бесплатно скачайте ее с нашего сайта.
    Copyright © 2009 Shemotehnik.ru - сайт для радиолюбителя