Журнал "Новости Электроники", номер 14, 2007 год.

Журнал "Новости Электроники", номер 14, 2007 год.Понижающие DC/DC-преобразователи Texas Instruments со встроенным ключомДмитрий Цветков Широкий диапазон входного напряжения и повышенная частота преобразования. Как следствие √ большие значения выходных токов, высокий КПД и сниженные габариты. Все это √ черты понижающих DC/DC-преобразователей Texas Instruments со встроенным ключом из новой серии Swift≥. Они найдут применение в промышленной автоматике, приборах с аккумуляторным питанием, бытовой технике, автомобильной и охранной электронике. Микросхемы идеально подходят для питания энергоемких микропроцессоров.

 

 

В список продукции для электропитания компании Texas Instruments входят изделия для создания источников питания различной сложности и мощности (Power Managment): драйверы для управления мощными полевыми транзисторами, ШИМ-контроллеры, корректоры коэффициента мощности, преобразователи для устройств с батарейным питанием, классические линейные стабилизаторы, гальванически развязанные DC/DC-преобразователи и т.д.

Отдельно можно выделить группу повышающих, понижающих и инвертирующих DC/DC-преобразователей без гальванической развязки, предназначенных для питания малогабаритных устройств самого разного назначения.

В качестве примера в рамках данной статьи подробно рассмотрены преобразователи TPS5410, TPS5430 и TPS5431.

Понижающие преобразователи TPS5410/30/31 семейства SwiftTM [1] отличаются высоким максимальным выходным током до 3 А (для TPS5410 до 1 А) и пиковым ток до 4 А (для TPS5410 до 1,2 А) в уникально маленьком корпусе SO-8. Это стало возможным благодаря повышению КПД преобразователя до 92...95%, против традиционного значения в 70...80% у ближайших аналогов. Столь высокие характеристики достигаются благодаря интеграции ключевого МОП-транзистора с ультранизким сопротивлением канала (0,1 Ом) и повышению частоты преобразования до 500 кГц (большинство аналогичных преобразователей работает на меньшей частоте в 100...200 кГц). Кроме того, повышение частоты преобразования позволяет использовать в схеме катушку вдвое меньшей индуктивности и выходной конденсатор вдвое меньшей емкости по сравнению с другими аналогичными преобразователями, что снижает размеры и стоимость конструкции в целом.

Встроенная тепловая защита, защита по выходному току, вход разрешения работы (ENA), узел для контроля входного напряжения являются необходимым узлами практически в любом современном преобразователе, поэтому они включены в состав TPS5410/30/31 (рис. 1). Для надежного управления встроенным транзистором предусмотрен встроенный узел вольтдобавки (вывод BOOT). Точность регулирования выходного напряжения не хуже 1,5%.

Рис. 1. Внутренняя структурная схема DC/DC-преобразователей TPS5410/30/31

Уникальность этих преобразователей заключается в очень широком диапазоне входного напряжения от 5,5 В до 36 В, в выходном напряжении от 1,22 В, регулируемом внешним резистивным делителем, и в широком диапазоне рабочей температуры (табл. 1). Благодаря этому область применения TPS5410/30/31 ограничивается разве что максимальной выходной мощностью, поскольку силовой транзистор встроен непосредственно в корпус преобразователя. В то же время этот встроенный силовой транзистор позволяет значительно сократить число внешних компонентов и габариты преобразователя (рис. 2). Микросхема имеет защиту от перегрева и самовосстанавливающуюся защиту от перегрузки по току.

Таблица 1. Основные параметры DC/DC-преобразователей TPS5410/30/31 Параметр TPS5410 TPS5430 TPS5431 IВЫХ МАКС, А 1 3 IВЫХ ПИК, А 1,2 4 UВХ МИН, В 5,5 UВХ МАКС, В 36 23 UВЫХ МИН, В 1,22 UВЫХ МАКС, В 31 20 IПОТР АКТ, мА 4 IПОТР ВЫКЛ, мкА 50 FУПР МАКС, кГц 500 TРАБ, °С -40...125 Корпус 8SO 8SO PowerPAD Рис. 2. Типовая схема включения DC/DC-преобразователя TPS5430 при UВЫХ = 5 В Рис. 3. Уровень пульсации на входе (а) и на выходе (б) DC/DC-преобразователя TPS5430
при IВЫХ = 1 А

Микросхемы TPS5410/30/31 имеют низкий уровень пульсаций как входного, так и выходного напряжения (рис. 3), что позволяет строить на их основе преобразователи без необходимости включения на выходе дополнительных ВЧ фильтров.

TPS5410/30/31 способны работать как в режиме понижающего, так и в режиме инвертирующего DC/DC-преобразователя. Основная область применения TPS5410/30/31 - устройства с номинальным напряжением питания 12/24 В: бытовая техника, питание ламп подсветки ЖКИ-панелей, промышленные и автомобильные источники питания, зарядные устройства для аккумуляторов, питание сверхъярких светодиодов и т.п. Идеально подходят для организации питания энергоемких микропроцессоров (например, семейство TMS320 с ядром ЦОС).

TPS5410 выпускаются в специализированном малогабаритном корпусе SO8, а TPS5430/31 - в модифицированном SO8-корпусе со встроенной теплоотводящей пластиной PowerPAD (Thermally Enhanced SOIC). Оба корпуса рассчитаны для поверхностного монтажа.

Для начального ознакомления и дальнейшей отладки источников на базе преобразователей TPS5410 фирма TI предлагает недорогой одноплатный отладочный набор TPS5410EVM-203 (рис. 4), состоящий из двух независимых DC/DC-преобразователей на базе TPS5410.

Рис. 4. Принципиальная схема отладочного набора TPS5410EVM-203

Для расчета источников на базе преобразователей SwiftTM фирма Texas Instruments предоставляет бесплатную среду Swift Designer Tool [2] и пришедшую ей на смену, также бесплатную, среду SwitcherProTM [3]. Оба программных продукта позволяют производить полную разработку источников питания на преобразователях семейств TPS40, TPS50K (SwiftTM) и TPS60 (LoPwrDC) и имеют богатый набор примеров законченных проектов. Возможности программ не исчерпываются только лишь расчетами схем на основе выбранной микросхемы по заданным входным параметрам, но и позволяют рассчитывать КПД преобразователя, время отклика по цепи обратной связи, предельные рабочие параметры; строить графики зависимости одних параметров от других и многое другое.

Ссылки

1. Импульсные преобразователи семейства SwiftTM -

2. Среда разработки Swift Designer Tool -

3. Среда разработки SwitcherProTM -

Получение технической информации, заказ образцов, поставка -
e-mail:
Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

Вернуться к содержанию номера







Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.