Импульсный стабилизатор на IRU3038.

Автор - Анисимов Иван, Украина киевск. обл. г. Вышгород.
Иногда приходится решать проблемы низковольтного питания с высокими нагрузочными способностями и минимальными потерями, особенно если речь идёт об автономном питании от аккумуляторных батарей. Первыми ум посещают LDO-стабилизаторы, так называемые стабилизаторы с малым падением напряжения на регулирующем элементе. Однако, как никак, это линейный стабилизатор, следовательно, большие тепловые потери и недостаточные выходные токи до 3-х А. Если внимательно присмотреться к тому, как решают эту проблему производители компьютерных материнских плат, жёстких дисков, графических карт и так далее, в стиле ПК, то вскоре столкнёмся с некой интегральной IRUxxxx. Семейство этих микросхем велико. Можно встретить линейные стабилизаторы, ШИМ-стабилизаторы, комбинированные, многоканальные и даже комбинированные-многоканальные. Выходные токи преобразователей на сем семействе, достигаю не маленьких значений. К примеру, IRU3055 заняла своё почётное место около процессоров Pentium 4 или AMD K7. И не удивительно, ибо на выходе присутствует 60А, 1,5В.
В качестве примера к рассмотрению предлагаю IRU3038. Заглянем во внутрь:
Внутренний генератор 200 кГц; 500 мА выходные драйвера МОП транзисторов верхнего и нижнего ключей; Защита от КЗ в нагрузке (организованная через обратную связь); Усилитель ошибки, компаратор ошибки; Контроль питающего напряжения; Схема мягкого старта;
И ещё несколько дополнительных узлов "запиханых" в 8-ми выводной корпус типа TSSOP (0,65 мм между центральными осями выводов) или SOIC (1,27мм).
В качестве эксперимента, была собрана схема трёхканального ШИМ стабилизатора работающего от небольшого 6-ти вольтового свинцового аккумулятора.
Характеристики устройства:
Ток холостого хода, не более, мА
25
Напряжение питания Vcc (по 4 выводу), В
4...25
Напряжение питания Vc (по 10 выводу) не более, В
30
КПД около, %
90
Смотрим схему:
Всё вроде бы неплохо, за исключением капризности схемы. Высокая рабочая частота заставляет неуклонно придерживаться правил монтажа подобных конструкций. Данная схема переделывалась трижды до получения устойчивой работы и приемлемых характеристик. Принцип "а вдруг пройдёт" не сработал, при неправильной разводке платы дроссель L2 свистел, транзистор VT1 неприемлемо нагревался при выходном токе, порядка 3-х ампер. В нагрузке (GSM/GPRS-модем, 3,8В ;2,5A) присутствовали большие выбросы напряжения высокой частоты, из-за чего нормальная работа нагрузки была невозможной.
При изготовлении подобного стабилизатора следует:
1. Придерживаться правил развода микросхемных выводов GND и PGND, заводя каждый через отдельный печатный проводник в общую точку соединения, как можно ближе к истоку транзистора VT2 (смотрим схему), в эту же точку следует заводить питание от источника (в данном случае аккумулятора).
2. Ширину проводников делать максимальной, длину минимальной.
3. По возможности, каждое питание микры (Vcc, Vc) шунтировать керамическими конденсаторами по 0,1мкФ.
4. Толщину провода дросселей делать максимальной или использовать жгут из тонких проводников.
5. На выходе преобразователя ставим паралельно низкоимпедансные конденсаторы, набирая "гирлянду", руководствуясь принципом не чем больше ёмкость тем лучше, а чем меньше эквивалентная индуктивность гирлянды тем меньше будут пульсации на выходе.
6. Под транзистором VT1 следует оставить полигон из фольги, который будет играть роль небольшого теплоотвода. При установке оговоренного транзистора, на полигон ставим небольшую точку термопасты, а далее в обычном порядке припаиваем транзистор.
И так, немного о использованных компонентах:
Элемент
Номинал
Примечание
С1, С3, С5, С10, С12
0,1мкФ
Керамика 0805
С2
1800пФ
Керамика 0805
С4
1мкФ
Тантал
С6, С9, С11
100мкФ
Jamicon, низкоимпендансный
С7
470пФ
Керамика 0805
С8
33мкФ
Низкоимедансный или тантал
R1
22K
0805
R2, R3
Vout=Vp(1+R3/R2); Vp=1,25B
Расчёт согласно формуле; значения в единицах килоом
R4
4,7Ом
0805
L1
1мкГн
На ток насыщения, не менее потребляемого нагрузкой
L2
Согласно выбранному типу выходных транзисторов
На ток насыщения, не менее потребляемого нагрузкой
DA1
IRU3038

D1
BAT54S
Шоттки или 2 диода 1n4148
Теперь попытаемся подобрать выходные транзисторы. При изготовлении данной схемки использовались IRF7460 с сопротивлением открытого канала 10 миллиОм, при этом выходной ток схемы достигал 8А, кратковременно с большой просадкой напряжения удалось выжать 12А(!). Использовался заводской дроссель 3,3 мкГн на ток насыщения 10А, типа гантель, так же эксперимента ради, дроссель изготавливался на небольшом колечке (смотрим фото). Так как измерить индуктивность и все остальные параметры было весьма проблематично, по сему моточные данные приводить не буду. При использовании IRF7313 выходной ток должен быть не менее 5А. Индуктивность - 4,7мкГн. IRF7301 - 4А, 10мкГн. IRF7752 - 2А, 10 мкГн.
Выходное напряжение можно выставить от 1,25В до напряжения питания, оставляя небольшой запас, иначе при хорошей нагрузке схема уйдёт в защиту.
В ценовой политике, а так же характеристиках по отношению к LM2576 выигрывают IRU, в понятиях простоты естественно LM2576.
Вариант печатной платы смотрим здесь, в данной версии из схемы удалены LI, R4, C7.
На все вопросы постараюсь ответить на форуме.
В остальном - удачных экспериментов !






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2018 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.