Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Среда, 22 января
 
 

Это интересно!

Ранее

Новые низковольтные MOSFET-транзисторы IR с ультранизким значением сопротивления открытого канала

В данном обзоре освещены новые низковольтные MOSFET-транзисторы компании International Rectifier на напряжение 25 и 30 В, выполненные по принципиально новому методу корпусирования кристалла с применением медной клипсы. В результате удалось получить рекордно низкое значение сопротивления открытого канала RDS(on) в совокупности с низким значением заряда затвора (Qg). Приборы выполнены в индустриальных корпусах PQFN и оптимизированы для приложений типа O-Ring и электроприводов постоянного тока.

Методы регулировки яркости для импульсных драйверов светодиодов

Высокоэффективные импульсные драйверы заменили линейные источники тока и стали фактически стандартом для схем управления светодиодами. В широком спектре приложений от светодиодных фонарей до информационных табло требуется обеспечить точную регулировку светового выхода светодиода. В статье приводятся базовые сведения о яркости свечения светодиодов и цветовой температуре, а также рассматриваются методы реализации регулировки яркости для импульсных драйверов светодиодов. Статья представляет собой перевод [1].

DC/DC-преобразователи PEAK для экономичных и портативных приборов

Задача энергосбережения становится все более актуальной в связи с увеличением стоимости получения электроэнергии, ограниченностью природных ресурсов и ростом энергопотребления. Один из вариантов решения этой задачи — увеличивать КПД электронных устройств или выключать неиспользуемые в текущий момент блоки и устройства, управляя их электропитанием. Компания Peak Electronics предлагает DC/DC-преобразователи с высоким КПД 97% или модули мощностью 1…75 Вт с функцией дистанционного включения/выключения.

Реклама

По вопросам размещения рекламы обращайтесь в отдел рекламы

Реклама наших партнеров

 

10 марта

Микросхемы импульсных преобразователей ON Semi с широким диапазоном входных напряжений

В номенклатуре микросхем импульсных преобразователей напряжения ON Semi представлено несколько линеек ИС, которые обеспечивают широкий диапазон входных напряжений, вплоть до 40 В. Микросхемы предназначены для использования в преобразователях напряжения, зарядных устройствах, в системах питания от бортовых аккумуляторных систем, в частности, автомобильных электронных систем.



Для бортовых аккумуляторных систем питания характерны броски напряжения при включении и выключении индуктивных нагрузок (стартер, электроприводы, вентилятор, кондиционер). Преобразователи напряжения, используемые в бортовых вторичных источниках питания, должны обеспечивать высокий уровень допустимого входного напряжения для устойчивости и надежности цепей вторичного электропитания.

Характерной особенностью приложений автомобильного сектора является также расширенный температурный рабочий режим –40…125°С. Специально для этого сектора разработаны преобразователи ON Semi, имеющие префикс NCV.

В качестве базового режима в преобразователях напряжения данного класса в основном используется режим понижения напряжения. Однако может быть востребован и комбинированный режим с повышением и понижением входного напряжения или с инверсией полярности входного напряжения.

В таблице 1 приведены характеристики микросхем импульсных преобразователей напряжения, имеющие широкий диапазон входных напряжений ON Semi (данные на конец 2009 г.).

Таблица 1. Основные параметры импульсных преобразователей напряжения с широким входным напряжением до 40 В

Тип

Iвых, A

Частота, кГц, способ упр.

Описание

Vвых, В

Корпуса

MC34063A, MC33063A

1,5

До 100

Понижающий/повышающий/инвертирующий преобразователь напряжения

1,25…40

SOIC-8, PDIP-8

DFN8

NCP3063, NCP3063B,

NCV3063

150

NCP3163, NCV3163

3,4

50…300

DFN18, SOIC-16W

MC34163, MC33163

50

SO-16WB, PDIP-16

MC34166, MC33166

3

72

Понижающий преобразователь напряжения

1,5…40

TO-220,

D2PAK

MC34167, MC33167

5

5,0…40

LM2574, NCV2574

0,5

52

3,3; 5; 12; 15; Adj.

SO-16 WB, PDIP-8

LM2575, CV2575

1

Понижающий/повышающий преобразователь
напряжения

TO-220,

D2PAK

LM2576

3

Понижающий преобразователь напряжения

LM2594

0,5

150

Adj.

1,23…3

SOIC-8, PDIP-8

LM2595

1

TO-220, D2PAK

LM2596

3

Преобразователи нового поколения с архитектурой управления V2

NCP1546, NCP1547

1,5

170 V2

Понижающий преобразователь напряжения

Adj.

SOIC-8, DFN18

340 V2

SOIC-8, DFN18

SOIC-8W

NCV8842, NCV8843

170 V2

Понижающий преобразователь напряжения
с синхронным режимом

340 V2

CS51411, NCV51411

260 V2

SOIC-8,

DFN18

CS51412

Понижающий преобразователь напряжения
c внешним смещением

CS51413

520 V2

Понижающий преобразователь напряжения
с синхронным режимом

CS51414

Понижающий преобразователь напряжения
c внешним смещением

Все эти линейки преобразователей имеют встроенный мощный выходной ключ (составной биполярный транзистор) и требуют минимальное число дополнительных компонентов. Основными параметрами являются диапазон выходного напряжения и выходной ток, а также диапазон выходных токов.

В представленных импульсных преобразователях напряжения используются различные типы методов регулирования напряжения, разные частоты преобразования, эффективность преобразования.

Широкая номенклатура микросхем с диапазоном выходных токов 0,5…5 А обеспечивает выбор требуемого преобразователя, соответствующего заданному уровню выходных токов и напряжений и работающего в коммерческом или расширенном температурных диапазонах.

Фирма ON Semi использует различные методы индексации микросхем, отличающихся температурным диапазоном. В ранних разработках для указания температурного диапазона использовалась дополнительная цифра в номере микросхемы (3 или 4). В других случаях для ИС автомобильного сектора с широким температурным диапазоном — префикс NCV. Например, микросхемы МС3416х отличаются от МС3316х только температурным диапазоном.

В номенклатуре преобразователей напряжений ON Semi можно выделить несколько линеек микросхем, которые имеют одинаковые схемы и цоколевки, но отличаются выходным током, частотой преобразования или температурным диапазоном:

– MC34166, MC33166, MC34163, MC33163;

– NCP3063, NCP3163, NCV3163;

– MC34167, MC33167;

– LM2574, LM2575, LM2576;

– LM2594, LM2595, LM2596;

– NCP1546, NCP1547, NCV8842 ,NCV8843;

– CS51411, CS51412, CS51413, CS51414.

По большей части, их структуры одинаковы или очень похожи. Некоторые типы являются улучшенными модификациями предыдущей серии и полностью совместимы с ними по цоколевке, что позволяет рекомендовать их использование вместо устаревшего аналога.

Рассмотрим некоторые особенности микросхем этих серий, знание которых позволит сделать правильный выбор преобразователя напряжения. Иерархия рассмотрения линеек преобразователей учитывает эволюцию архитектуры и развитие модификации.

Линейка преобразователей напряжения MC34063, MC33063, NCV33063A

Это базовая схема преобразователя, разработанная ON Semi довольно давно и используемая по сей день (см. рис. 1). Достоинство преобразователя — очень простая и дешевая микросхема. Для многих приложений эта схема обеспечивает удовлетворительные параметры.

Рис. 1. Структура микросхем преобразователей напряжения MC34063A, MC33063A, NCV33063A

Частота собственных колебаний генератора задается емкостью конденсатора Timing Capacitor, частота вынужденных колебаний генератора выше и зависит от максимального тока ключа, устанавливаемого резистором ограничения тока. Поскольку скорость нарастания тока в индуктивности зависит от разности входного и выходного напряжений, частота преобразования увеличивается с ростом входного напряжения. Когда напряжение на выходе обратной связи становится равным опорному напряжению, компаратор через логический элемент и триггер запрещает управление выходным ключом на один или несколько периодов частоты генератора. Таким образом, при управлении стабилизатор работает в режиме генерации пакетов импульсов. КПД преобразователя не превышает 70%. Основные потери происходят за счет падения напряжения на составном транзисторе и на ограничивающем ток резисторе.

Основной недостаток структуры — отсутствие защиты от перегрева и ограничения тока в цикле регулирования напряжения. Рабочий температурный диапазон микросхем MC33063A и NCV33063A составляет −40…125°С, а у МС34063А — 0…70°С.

Серия преобразователей NCP3063, NCV3063

Микросхема NCP3063, обновленная версия МС34063, имеет более совершенную схему ограничения максимального тока ключа, работающего только в переходных и аварийных режимах, и дополнена температурной защитой (см. рис. 2).

Рис. 2. Структура преобразователя серии NCP3063, NCP3063B, NCV3063

Схема температурной защиты принудительно переводит мощные выходные каскады в выключенное состояние при превышении температуры кристалла сверх допустимой, что обеспечивает повышение надежности преобразователя. Частота преобразования повышена до 150 кГц, что позволяет увеличить его эффективность. Серия полностью совместима с MC34063A, MC33063A, NCV33063A по цоколевке корпусов и рекомендуется в качестве замены.

Рабочий температурный диапазон микросхем NCP3063 — 0…70°С, а у NCP3063B, NCV3063 он составляет −40…125°С.

Преобразователи MC34166, MC34167, MC33166, MC33167

Мощные преобразователи напряжений серии МС34166, МС34167, МС33166, МС33167 имеют одинаковую структурную схему (см. рис. 3) и обеспечивают выходной ток 3…5 А. Преобразователи работают на фиксированной частоте 72 кГц. Диапазон входных напряжений: 7,5…40 В.

Микросхемы серии отличаются рабочими температурными диапазонами: у MC34167, МС34166 — 0…70°С, а у MC33167, МС33166 он составляет −40…85°С. Уровень выходного тока у МС34166, МС33166 — 3 А, а у MC34167, MC33167 — 5 А.

Схема ограничения тока действует в каждом цикле, реализована защита от перенапряжения и защита от перегрева кристалла. Особенность микросхем — низкое потребление в режиме stand-by, всего 36 мкА. Микросхемы поставляются в корпусах ТО-220 и DPAK.

Рис. 3. Структурная схема MC34167, MC33167

Серия микросхем MC34163, MC33163, NCP3163, NCV3163

Преобразователи данной серии обеспечивают повышенный выходной ток 3,4 А, а также имеют дополнительные функции, улучшающие надежность. Одной из таких функций является наличие сигнала LVI индикации низкого напряжения на входе, который предназначен для подключения непосредственно к микроконтроллеру.

Версии MC34163, MC33163 были разработаны ранее (см. рис. 4). Микросхемы NCP3163, NCV3163 (см. рис. 5) являются улучшенной модификацией MC34163, MC33163 и полностью совместимы по выводам с MC34163, MC33163. Рабочий температурный диапазон микросхемы МС34163 — 0…70°С; у МС33163 он составляет −40…125°С.

Рис. 4. Структура MC34163, MC33163

Рис. 5. Структура NCP3163, NCV3163

Модифицированные микросхемы NCP3163, NCV3163 имеют дополнительные цепи защиты входов и выходов, а также улучшенную схему защиты от перегрева и превышения порогового значения тока. Рабочий температурный диапазон: NCP3163 — 0…70°С, а у NVC3163 он составляет −40…125°С.

Микросхемы серии LM2594, LM2595, LM2596

Все микросхемы этой серии имеют одинаковую структуру (см. рис. 6) и цоколевку корпусов. Отличие заключается только в параметрах выходных транзисторов, обеспечивающих разные выходные токи: 0,5; 1 и 3 А. Частота задающего генератора — 150 кГц.

Микросхемы имеют схему защиты от перегрева и схему ограничения тока в фазах регулирования.

Рис. 6. Структура LM2594, LM2595, LM2596

Преобразователи LM2574, LM2575, LM2576

Структура микросхем такая же (см. рис. 7), как у серии LM2594/LM2595/LM2596. Особенность серии — фиксированные выходные напряжения 3,3; 5,0; 12; 15, а также наличие модификации Adj. с регулируемым выходным напряжением. Частота внутреннего генератора также отличается — 52 кГц. Несмотря на одинаковую структуру, серия имеет отличную от серии LM 2594, LM2595, LM2596 цоколевку корпусов.

Ряд фиксированных значений напряжений задается встроенным резистивным делителем R2/R1. Микросхемы имеют различные выходные мощные транзисторы, которые обеспечивают ток 0,5…3 А.

Рис. 7. Структура и схема включения LM2574, LM2575, LM2576

Преобразователи NCP1546, NCP1547, NCV8842, NCV8843

Это преобразователи нового поколения, в которых используются более совершенные схемы управления стабилизацией выходного напряжения. Архитектура V2 обеспечивает более эффективную обратную связь как по току, так и по напряжению, отслеживая вариации входного напряжения и тока в нагрузке. Данный тип рекомендуется использовать для питания устройств с импульсными режимами потребления в нагрузке. Характерный пример — питание материнской платы в компьютерах.

Микросхемы обеспечивают лучший уровень стабилизации и лучшую надежность за счет совершенствования механизмов защиты от перегрева и короткого замыкания на выходе. Микросхемы этой серии имеют одинаковую структуру (см. рис. 8). Отличие заключается лишь в использовании разной частоты преобразования: 170 кГц для NCP1546 и 340 кГц для NCP1547. Для понижения уровня ЭМИ системы преобразователей микросхемы обеспечивают режим синхронной работы нескольких преобразователей. Имеются схемы защиты от перегрева силовых цепей, а также режим понижения частоты преобразования в 4 раза при коротком замыкании в нагрузке.

Рис. 8. Структура NCP1546/1547 с технологией регулирования V2

Особенностью микросхемы является очень низкий ток 1 мкА в дежурном режиме (SHDNB). Наличие режима мягкого запуска преобразователя снижает опасные перегрузки при его включении и уменьшает уровень ЭМИ.

Исполнения для автомобильных приложений имеют не только дополнительный префикс NCV, но и другие номера — NCV8842, NCV8843. По сути, кристаллы в микросхемах имеют такую же структуру.

Преобразователи CS51411, CS51412, CS51413, CS51414

Серия микросхем преобразователей понижающего типа разработана компанией Catalyst Semiconductor, которая вошла в состав ON Semi в августе 2009 г. По основным параметрам эта серия близка к NCP1546, NCP1547. Схемотехника этой серии ИС также обеспечивает превосходную стабилизацию выходного напряжения и отличные динамические характеристики благодаря запатентованной технологии V2 управления по цепи обратной связи и современным решениям для силовой части преобразователей (см. рис. 9).

Рис. 9. Схема включения микросхем преобразователей CS51411/13

Микросхемы преобразователей напряжения обеспечивают выходной ток 1,5 А. Диапазон входных напряжений 4,5…40 В. Микросхемы работают на фиксированной частоте преобразования 260 кГц (CS51411/12) или 520 кГц (CS51413/14).

Микросхемы CS51411 и CS51413 обеспечивают режим синхронной работы нескольких преобразователей, что позволяет снизить уровень ЭМИ за счет отсутствия биений близких частот. Модификации CS51412 и CS51414 имеют дополнительную опцию питания логики преобразователя от источника внешнего напряжения 3,3…6,0 В, что в случае высокого входного напряжения и низких выходных токов дает выигрыш в эффективности преобразования энергии. В структуре имеются схемы защиты от перегрева кристалла, ограничения тока в каждом цикле регулирования, а также схемы уменьшения тока при коротких замыканиях в нагрузке за счет уменьшения в четыре раза частоты генератора.

Микросхемы CS51411/13 и CS51412/14 отличаются цоколевкой и назначением выводов. У микросхем CS51411/13 имеется вывод SYNC для синхронного режима, а микросхемы CS51412/14 имеют вывод BIAS для внешней подачи внешнего напряжения питания логики преобразователя.

Микросхемы CS51411 и CS51413 полностью совместимы с ИС Linear Technologies LT1375, а CS51412/14 полностью совместимы с микросхемами LT1376.

Литература

1. Михаил Пушкарев. Микросхемы импульсных понижающих стабилизаторов. Эволюция схемотехники//Компоненты и технологии. №2. 2008.

2. Datasheet. LM2574, NCV2574 0.5 A, Adjustable Output Voltage, Step-Down Switching Regulator. ON Semi.

3. Datasheet. NCP1546 1.5 A, 170 kHz, Buck Regulator with Synchronization Capability. ON Semi.

4. Datasheet. MC34063A, MC33063A, NCV33063A 1.5 A, Step-Up/Down/Inverting Switching Regulators. ON Semi.



Вы можете скачать эту статью в формате pdf здесь.
Оцените материал:

Автор: Ирина Ромадина, бренд-менеджер по продукции ON Semiconductor, «Компэл»



Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать





 

Горячие темы

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2020 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты