Журнал "Новости Электроники", номер 8, 2008 год.

Журнал "Новости Электроники", номер 8, 2008 год. VIPer - новое слово в проектировании импульсных источников питания Роман Поташов Наиболее востребованным на сегодняшний день направлением в аналоговой продукции можно считать Power management. Именно в этом сегменте компания STMicroelectronics сделала небольшой, но значимый технологический переворот, выпустив уникальные микросхемы серии VIPer для построения импульсных источников питания. Предлагаем вашему вниманию статью, первоначально опубликованную в пятом номере нашего журнала за 2007 год, но не потерявшую своей актуальности.

 

В недавнем прошлом многие компании-производители стали отказываться от трансформаторных блоков питания вследствие их немалой массы и значительных габаритных размеров. Представьте себе трансформаторный блок питания с выходной мощностью 100-150 Вт, выполненный даже на ториодальном магнитопроводе. Масса такого блока питания будет составлять примерно 5-7 кг, а о его габаритах даже нечего и говорить. С появлением всевозможных микросхем ШИМ-контроллеров и высоковольтных мощных MOSFET-транзисторов на смену трансформаторным источникам питания пришли импульсные, следовательно, габаритные размеры и масса блоков питания уменьшились в несколько раз. Импульсные блоки питания не уступают трансформаторным по мощности, более того, они гораздо эффективнее. КПД современных импульсных блоков питания достигает 95%. Однако у таких блоков питания есть свои недостатки:

1. Большое количество элементов схемы, что в результате усложняет проектирование топологии печатных плат и приводит к паразитным возбуждениям и помехам.

2. Cложность настройки из-за подбора пассивных компонентов в обвязке ШИМ-контроллера, в цепи защиты и т.д.

Эти недостатки также создают неудобства при проведении диагностики неисправностей и при их устранении.

Основные узлы классической схемы импульсного обратноходового блока питания состоят из следующих блоков.

1. Входная цепь (включает в себя сетевой фильтр, диодный мост и фильтрующие конденсаторы).

2. ШИМ-контроллер.

3. Схемы защиты (по перенапряжению, по превышению температуры, и т.д.)

4. Схемы стабилизации выходного напряжения.

5. Мощный выходной MOSFET-транзистор.

6. Выходная цепь, состоящая из диодного моста и фильтрующих конденсаторов.

Как видно, количество активных компонентов, входящих в состав импульсного блока питания, доходит до нескольких десятков, что увеличивает габаритные размеры устройства и, как следствие, создает ряд проблем при проектировании и отладке.

Компания STMicroelectronics, проанализировав трудности, возникающие при проектировании импульсных источников питания, разработала уникальную серию микросхем, объединив на одном кристалле ШИМ-контроллер, цепи защиты и мощный выходной MOSFET-транзистор. Серия приборов была названа VIPer.

Название VIPer произошло от технологии изготовления самого MOSFET-транзистора, а именно, Vertical Power MOSFET.

Функциональная схема одного из приборов семейства VIPer представлена на рисунке 1.

 

 

Рис. 1. Функциональная схема VIPer

Основные особенности:

регулируемая частота переключения от 0 до 200 кГц;режим токовой регуляции;мягкий старт;потребление от сети переменного тока менее 1 Вт в дежурном режиме;выключение при понижении напряжения питания в случае короткого замыкания (КЗ) или перегрузки по току;интегрированная в микросхему цепь запуска;автоматический перезапуск;защита от перегрева;регулируемое ограничение по току.

Пример принципиальной схемы стандартного включения одного из представителей семейства VIPer представлен на рисунке 2.

 

 

Рис. 2. Принципиальная схема включения микросхемы семейства VIPer

Как и в аналогичных микросхемах для построения импульсных источников питания производства таких фирм как Power Integrations и Fairchild, в микросхемах семейства VIPer применяется режим регулирования по току. Используются две петли обратной связи - внутренняя петля контроля по току и внешняя петля контроля по напряжению. Когда МОП-транзистор открыт, значение тока первичной обмотки трансформатора отслеживается датчиком SenseFET и преобразуется в напряжение, пропорциональное току. Когда это напряжение достигает величины, равной Vcomp (напряжение на выводе COMP (см. рис. 1) - выходное напряжение усилителя ошибки), транзистор закрывается. Таким образом, внешняя петля регулирования по напряжению определяется величиной, при которой внутренняя токовая петля выключает высоковольтный ключ. Немаловажно отметить еще одну особенность микросхем VIPer, которая ставит их на уровень выше конкурентов. Это возможность работать на частотах достигающих 300 кГц. Она позволяет добиться еще большего КПД и использовать трансформаторы с меньшими габаритными размерами, что ведет к миниатюризации источника питания с сохранением расчетной выходной мощности.

Семейство VIPer имеет широкую номенклатурную линейку приборов, позволяющих легко выбрать микросхему, удовлетворяющую заданные технические условия. Доступные на данный момент приборы, включая новинки, представлены в таблице 1.

Таблица 1. Сводная таблица приборов семейства VIPer Наименование Uси, В  Ucc max, В Rси, Ом Iс min, А Fsw, кГц Корпус VIPer12AS 730 38 30 0,32 60 SO-8 VIPer12ADIP 730 38 30 0,32 60 DIP-8 VIPer22AS 730 38 30 0,56 60 SO-8 VIPer22ADIP 730 38 30 0,56 60 DIP-8 VIPer20 620 15 16 0,5 до 200 PENTAWATT H.V. VIPer20(022Y) 620 15 16 0,5 до 200 PENTAWATT H.V. VIPer20DIP 620 15 16 0,5 до 200 DIP-8 VIPer20A 700 15 18 0,5 до 200 PENTAWATT H.V. VIPer20A(022Y) 700 15 18 0,5 до 200 PENTAWATT H.V. VIPer20ADIP 700 15 18 0,5 до 200 DIP-8 VIPer20ASP 700 15 18 0,5 до 200 PowerSO-10 VIPer50 620 15 5 1,5 до 200 PENTAWATT H.V. VIPer50(022Y) 620 15 5 1,5 до 200 PENTAWATT H.V. VIPer50A 700 15 5,7 1,5 до 200 PENTAWATT H.V. VIPer50A(022Y) 700 15 5,7 1,5 до 200 PENTAWATT H.V. VIPer50ASP 700 15 5,7 1,5 до 200 PowerSO-10 VIPer53DIP 620 17 1 1,6 до 300 DIP-8 VIPer53SP 620 17 1 1,6 до 300 PowerSO-10 VIPer53EDIP 620 17 1 1,6 до 300 DIP-8 VIPer53ESP 620 17 1 1,6 до 300 PowerSO-10 VIPer100 700 15 2,5 3 до 200 PENTAWATT H.V. VIPer100(022Y) 700 15 2,5 3 до 200 PENTAWATT H.V. VIPer100A 700 15 2,8 3 до 200 PENTAWATT H.V. VIPer100A(022Y) 700 15 2,8 3 до 200 PENTAWATT H.V. VIPer100ASP 700 15 2,8 3 до 200 PowerSO-10

Микросхемы VIPer доступны в различных корпусных исполнениях, представленных на рисунке 3.

 

 

Рис. 3. Корпусное исполнение микросхем семейства VIPer

Корпусное исполнение PowerSO-10 является разработкой компании ST Microelectronics. Этот корпус предназначен для поверхностного монтажа на контактную медную площадку на поверхности печатной платы, соединенную со стоком мощного транзистора.

В таблице 2 представлены рекомендации от STMicroelectronics по замене аналогичных приборов других производителей на приборы семейства VIPer.

Таблица 2. Сводная таблица рекомендованных к замене приборов             LNK562P - VIPer12ADIP LNK562G - VIPer12AS LNK563P - VIPer12ADIP LNK564P - VIPer12ADIP LNK564G - VIPer12AS TNY274G - VIPer12AS VIPer22AS TNY275P - VIPer12ADIP VIPer22ADIP TNY275G - VIPer12AS VIPer22AS TNY276P - VIPer12ADIP VIPer22ADIP TNY276G - VIPer12AS VIPer22AS TNY277P - VIPer12ADIP VIPer22ADIP TNY277G - VIPer12AS VIPer22AS TNY278P - VIPer22ADIP VIPer53EDIP TNY278G - VIPer22AS VIPer53ESP TNY279P - VIPer22ADIP VIPer53EDIP TNY279G - VIPer22AS VIPer53ESP TNY280P - VIPer22ADIP VIPer53EDIP TNY280G - VIPer22AS VIPer53ESP TOP232P FSDM311 FSQ0165RN FSQ311 VIPer22ADIP VIPer20ADIP TOP232G - VIPer22AS VIPer20ADIP TNY264P FSD210B FSQ510 FSQ510H VIPer12ADIP TNY264G - VIPer12AS TNY266P FSDM311 FSQ0165RN FSQ311 VIPer22ADIP VIPer20ADIP TNY266G FSDM311L VIPer22AS VIPer20ASP TNY267P FSDH0170RNB FSDL0165RN FSQ0165RN FSQ0170RNA VIPer22ADIP VIPer20ADIP TNY267G FSDL0165RL VIPer22AS VIPer20ASP TNY268P FSDH0265RN FSDH0270RNB FSDM0265RNB FSQ0265RN FSQ0270RNA VIPer22ADIP VIPer20ADIP TNY268G - VIPer22AS VIPer20ASP TNY253P - VIPer12ADIP TNY253G - VIPer12AS TNY254P - VIPer12ADIP TNY254G - VIPer12AS TNY255P - VIPer12ADIP TNY255G - VIPer12AS TNY256P FSDM311 FSQ0165RN FSQ311 VIPer22ADIP VIPer20ADIP TNY256G - VIPer22AS VIPer20ASP TNY256Y - VIPer20A TOP221P - VIPer12ADIP TOP221G - VIPer12AS TOP221Y - VIPer12ADIP TOP222P FSDM311 FSQ0165RN FSQ311 VIPer22ADIP VIPer20ADIP TOP222G - VIPer22AS VIPer20ASP TOP222Y - VIPer20A TOP223P FSDL0165RN FSQ0165RN VIPer50A TOP223G - VIPer50ASP TOP223Y - VIPer50A TOP224P FSDH0265RN FSQ0265RN VIPer50A TOP224G - VIPer50ASP TOP224Y KA5H0280RYDTU KA5M0280RYDTU VIPer50A TOP226Y KA5H0365RYDTU KA5H0380RYDTU KA5L0365RYDTU KA5L0380RYDTU KA5M0365RYDTU KA5M0380RYDTU   VIPer100A TOP227Y - VIPer100A TOP209P FSDM0565RBWDTU VIPer12ADIP TOP209G - VIPer12AS TOP210PFI - VIPer12ADIP TOP210G - VIPer12AS TOP200YAI - VIPer22ADIP VIPer20A TOP201YAI - VIPer50A TOP202YAI - VIPer50A TOP203YAI - VIPer100A TOP214YAI - VIPer100A TOP204YAI - VIPer100A

Данная таблица была составлена по материалам, предоставленным STMicroelectronics. Приборы VIPer, указанные в таблице, не являются pin-to-pin аналогами приборов других производителей. Данные были составлены, исходя из близких параметрических особенностей.

В заключение хочется отметить, что компания STMicroelectronics предоставляет разработчикам пакет бесплатного программного обеспечения для расчета параметров источника питания, построенного на основе микросхем семейства VIPer (см. рис. 4).

 

 

Рис. 4. Интерфейс программного обеспечения для расчета источника питания на приборах семейства VIPer

Пакет VIPer Design Software имеет доступный и понятный интерфейс, позволяющий задать любой из необходимых параметров и получить готовую схему с перечнем используемых компонентов, графиками и осциллограммами процессов.

Вернуться к содержанию номера







Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2019 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.