Je možné zkontrolovat PWM regulátor pomocí multimetru? PWM regulátory STMicroelectronics

Článek poskytuje přehled ON Semiconductor PWM regulátorů, které jsou vynikajícím základem pro stavbu moderních síťových spínaných zdrojů. Společnost ON Semiconductor, renomovaný výrobce a celosvětový odborník na úsporu energie a energie, nabízí širokou škálu integrovaných obvodů řadičů PWM, ze kterých si můžete vybrat. Mikroobvody se vyznačují nízkou cenou, vysokou účinností konverze, účinností díky snížené spotřebě energie v pohotovostním režimu, vysokou spolehlivostí zajištěnou přítomností sady vestavěných ochran a také nízkou úrovní EMI.

Zavedení

Síťový zdroj je jednou z nejdůležitějších součástí ve struktuře elektronických zařízení. Nejdůležitější parametry síťového převodníku jsou: pracovní rozsah vstupního napětí, spotřeba energie v pohotovostním režimu, celkové rozměry, spolehlivost, elektromagnetická kompatibilita a cena. Naprostá většina moderních zařízení napájených ze sítě využívá spínané zdroje. Síťový spínaný zdroj zajišťuje galvanické oddělení výstupních obvodů od síťového napětí. Izolace je zajištěna použitím pulzního transformátoru v napájecím obvodu a optočlenu v obvodu zpětné vazby.

Klíčovým prvkem spínaného síťového zdroje je čip řadiče PWM. Hlavní funkcí PWM regulátoru je řízení výkonového tranzistoru (tranzistorů) umístěného v primárním obvodu pulzního transformátoru a udržování výstupního napětí na dané úrovni pomocí zpětnovazebního signálu. Struktura moderních PWM regulátorů také poskytuje další funkce, které zvyšují účinnost a spolehlivost napájecího zdroje:

• omezení proudu a pracovního cyklu impulsů v řídicím obvodu výkonových tranzistorů;
• plynulý start měniče po napájení (Soft Start);
• vestavěné dynamické napájení z vysokonapěťového vstupního napětí;
• řízení úrovně vstupního napětí s eliminací „poklesů“ a „překmitů“;
• ochrana proti zkratu v obvodu výkonového transformátoru a výstupních obvodech výstupního usměrňovače;
• teplotní ochrana regulátoru, stejně jako klíčový prvek;
• blokování provozu převodníku při nízkém a vysokém vstupním napětí;
• optimalizace řízení pro pohotovostní režim a režim se sníženým proudem v zátěži (přeskakování cyklů nebo přepnutí na nižší převodní frekvenci);
• optimalizace úrovní EMR.

PWM regulátory diskutované v článku nemají vestavěný výkonový tranzistor, který řídí proud v primárním obvodu výkonového transformátoru.

Základní parametry režimu řízení výkonového stupně

V závislosti na požadavcích konkrétní aplikace může regulátor používat různé obvody výstupního stupně ovládání výkonového spínače, typ řízení zpětnovazebního obvodu (proudové nebo napěťové) a také různé režimy frekvenční konverze. Typ koncového stupně PWM regulátoru také určuje topologii převodníku.

Typy topologií síťových převodníků:

• flyback;
• přímo vpřed;
• push-pull;
• poloviční můstek;
• dlažba;
• kvazi-rezonanční.

V tabulce 1 jsou uvedeny charakteristiky základních obvodových topologií používaných při konstrukci spínaných síťových napájecích zdrojů.

Tabulka 1. Základní obvodové topologie používané při konstrukci spínaných zdrojů

Flyback konvertor

Základním obvodem, kterým se vyrábí mnoho spínaných zdrojů malého výkonu, je flyback měnič (obr. 1). Tento obvod převádí jedno stejnosměrné napětí na druhé úpravou výstupního napětí pomocí modulace šířky pulzu (PWM) nebo modulace frekvence pulzu (PFM). Pulsně šířková modulace je metoda řízení založená na změně poměru doby trvání zapnutí ke stavu vypnuto při konstantní frekvenci. V měniči flyback je doba trvání zapnutého stavu spínače delší než doba trvání vypnutého stavu, takže více energie je uloženo v transformátoru a přeneseno do zátěže.

Rýže. 1. Typický obvod zpětného měniče

Dopředný převodník

Další populární konfigurace spínaného zdroje je známá jako obvod dopředného převodníku a je znázorněna na Obr. 2. Přestože je tento obvod velmi podobný obvodu flyback, existují zde některé zásadní rozdíly. Dopředný měnič neukládá energii do transformátoru, ale do výstupní tlumivky (induktoru). Tečky označující začátek vinutí na transformátoru ukazují, že při zapnutí spínacího tranzistoru se v sekundárním vinutí objeví napětí a proud protéká diodou VD1 do induktoru. Tento obvod má oproti vypnutému stavu delší dobu zapnutí, vyšší průměrné napětí v sekundárním vinutí a vyšší výstupní zatěžovací proud.

Rýže. 2. Přední měnič síťového napětí

Push-pull převodník dopředu

Na Obr. Obrázek 3 ukazuje převodník push-pull, což je typ převodníku vpřed, kromě toho, že oba spínače jsou součástí primárního obvodu vinutí transformátoru.

Rýže. 3. Schéma push-pull dopředného měniče

Řada ON Semi PWM regulátorů zahrnuje mikroobvody s různými topologiemi koncových stupňů, typy řízení, režimy řízení frekvence a také další vestavěné funkce. Tabulka 2 uvádí hlavní parametry v současnosti vyráběných ON Semi PWM regulátorů.

Tabulka 2. Hlavní parametry ON Semi PWM regulátorů pro síťové spínané zdroje

Typ	Topologie	Regulační režim	Frekvence, kHz	Pohotovostní režim	Vstupní podpěťová ochrana UVLO, V	Ochrana proti zkratu na výstupu	Zámek	Režim měkkého startu
30 000 NCL	Flyback	Podle proudu	Až 300	-	-	-	-	-
NCL30001	Flyback	Podle proudu	Až 150	-	-	-	-	-
NCP1237	Flyback	Podle proudu	65	-	-	+	+	+
NCP1238	Flyback	Podle proudu	65	-	-	+	+	+
NCP1288	Flyback	Podle proudu	65	-	10	+	+	+
NCP1379	Flyback	Podle proudu	Liší se	+	9	+	+	+
NCP1380	Flyback	Podle proudu	Liší se	+	9	+	+	+
NCP1252	Vpřed	Podle proudu	Až 500	+	9-10	+	+	+
CS51221	Vpřed	Podle napětí	Až 1000	-	+	-	+	+
CS5124	Flyback	Podle proudu	400	-	+	-	-	+
MC33025	Push-Pull	Podle proudu nebo napětí	1000	-	+	+	-	+
MC33060	Flyback	Podle napětí	200	-	+	-	-	+
MC33067	Flyback	Podle napětí	1000	-	+	+	-	+
MC33364	Flyback	Podle proudu	Liší se	+	+	-	-	-
MC34060	Multimode	Podle napětí	200	-	+	-	-	-
MC34067	Rezonanční	Podle napětí	-	-	+	+	-	-
MC44603	Flyback	Podle proudu nebo napětí	Až 250	+	9	+	+	+
NCP1200	Flyback	Podle proudu	100	+	-	+	-	-
NCP1203	Flyback	Podle proudu	100	+	+	+	-	-
NCP1207	Flyback	Podle proudu	Až 1000	+	+	+	+	+
NCP1216	Flyback	Podle proudu	100	+	-	+	-	+
NCP1217	Flyback	Podle proudu	100	+	+	+	+	+
NCP1219	Flyback	Podle proudu	100	+	9,4	+	+	+
NCP1230	Flyback	Podle proudu	100	+	+	+	+	+
NCP1252	Flyback/Forward	Podle proudu	Až 500	+	9-10	+	+	+
NCP1271	Flyback	Podle proudu	100	+	+	+	+	+
NCP1294	Flyback	-	Až 1000	+	+	+	+	-
NCP1308	Flyback	Podle proudu	Liší se	+	+	+	+	+
NCP1337	Flyback	Podle proudu	Liší se	+	+	+	+	+
NCP1338	Flyback	Podle proudu	Liší se	+	+	+	+	+
NCP1351	Flyback	Podle proudu	Liší se	-	-	+	+	-
NCP1377	Flyback	Podle proudu	Liší se	+	+	-	+	+
NCP1379	Flyback	Podle proudu	Liší se	+	9	+	+	+
NCP1380	Flyback	Podle proudu	Liší se	+	9	+	+	+
NCP1381	Flyback	Podle proudu	Liší se	+	+	+	+	+
NCP1382	Flyback	Podle proudu	Liší se	+	+	+	+	+
NCP1392	Poloviční most	Podle proudu	250	-	9	-	-	+
NCP1393	Poloviční most	Podle proudu	250	-	9	-	-	+
NCP1395	Push-Pull	Podle napětí	1000	+	+	+	+	+
NCP1396	Push-Pull	Podle napětí	Až 500	+	+	+	+	+
NCP1397 A/B	Poloviční most	Podle napětí	50-500	-	9,5/10,5	+	+	+
NCP1562	Flyback	Podle napětí	Až 500	-	+	+	+	+
NCV3843, UC3843	Flyback	Podle proudu	52	-	+	+	-	+
UC2842/43/44	Flyback	Podle proudu	52	-	+	+	-	-
UC2843/44/45	Flyback	Podle proudu	52	-	+	+	-	-
UC3842 /44/45	Flyback	Podle proudu	52	-	+	+	-	-
UC3845	Push-Pull	Podle proudu	52	-	+	+	-	+

Je třeba poznamenat, že struktura nejnovějších čipů PWM regulátoru je velmi podobná. Hlavní rozdíly jsou určeny typem topologie, režimem řízení (proud/napětí), režimem řízení frekvence (konstantní nebo proměnná frekvence) a také provozní logikou při detekci kritických situací. Struktura PWM regulátoru obsahuje logiku, která definuje stavový automat. Obvod přechodového stroje je realizován pomocí komparátorů, klopných obvodů, časovačů a logických prvků. Hlavní stavy regulátoru: počáteční spuštění frekvenčního generátoru, vstup do provozního režimu, adaptivní sledování zatěžovacího proudu a volba optimálního režimu, detekce kritických situací, přechod do nouzového režimu, automatická obnova po poruchách.

Ochrana a bezpečnost práce

Síťové měniče musí poskytovat dostatečnou úroveň bezpečnosti při provozu bez degradace charakteristik výkonových prvků v případě proudových přetížení v důsledku zkratů ve vinutí transformátoru nebo v zátěži. Zkrat je detekován především náhlým vymizením zpětnovazebního signálu přes optočlen. Budič výstupního tranzistoru musí být deaktivován, aby se zabránilo přehřátí tranzistoru a nasycení transformátoru. Během procesu spouštění však po určitou dobu také chybí zpětnovazební signál. Tyto dvě situace musíme identifikovat. Některé levné ovladače neposkytují ochranu proti zkratu. V takových případech povede výskyt zkratu k nekontrolovatelným důsledkům a může vést ke zničení výkonových prvků převodníku během několika sekund. Zkrat může být několika typů - v samotné zátěži, ve vinutích, v elektrolytickém kondenzátoru výstupního usměrňovače nebo v usměrňovacích diodách. Zavedení deterministických stavů zvyšuje složitost stroje, ale zvyšuje spolehlivost převodníku.

Funkce nouzového zámku

Při výběru ovladače vhodného pro aplikaci by měl vývojář věnovat zvláštní pozornost logice stavového automatu, zejména logice řešení nouzových situací. Přechod do nouzového režimu při detekci kritických situací může zahrnovat jak nucené omezení proudu, tak úplné zablokování provozu měniče. Při zablokování se hlavní generátor PWM zastaví a přívod aktivního signálu do výkonového tranzistoru je zakázán. V závislosti na typu nebo modifikacích mikroobvodů jsou možné dva scénáře blokování (Latch).

V prvním případě po aktivaci zámku převodník v tomto stavu „zapadne“ a nezmění jej, i když stav, který tento stav způsobil, již pominul. Obnovení chodu převodníku je možné až po vypnutí síťového napětí a opětovném zapnutí napájení.

Ve druhém případě jsou provedeny pokusy o automatické obnovení normálního provozu převodníku. K tomu se ve struktuře regulátoru spustí časovač na dobu asi 1,5 s. Po uplynutí této doby regulátor znovu zkontroluje kritické situace, a pokud přetrvávají, blokování zůstává. V tomto případě bude LED síťového zdroje blikat s periodou 1,5 s. Automatická obnova nastává pouze při spuštění podpětím.

Vestavěný dynamický napájecí zdroj

Vestavěný dynamický zdroj proudu s vlastním napájením (Dynamic Self-Supply, DSS) zaručuje spolehlivé spuštění měniče a zároveň nízkou spotřebu ve vypnutém stavu. Vestavěný dynamický napájecí zdroj značně zjednodušuje konstrukci pulzního transformátoru, protože není potřeba používat přídavné vinutí pro napájení čipu.

Dynamický napájecí zdroj dodává energii do regulátoru při startu měniče a také napájí obvod regulátoru v případech, kdy dojde ke krátkodobé ztrátě napájecího napětí na napájecím vinutí regulátoru, například při přetížení. Generátor startovacího proudu mikroobvodu zajišťuje hladký start měniče. Po spuštění měniče je napájení napájeno z napájecího vinutí transformátoru. Existují modifikace mikroobvodů, ve kterých není dynamický zdroj energie a energie je vždy napájena pouze z vysokonapěťového vedení. Jednak to vede ke zvýšené spotřebě a jednak to nevyžaduje přídavné napájecí vinutí transformátoru. Vysokonapěťový vstup má detektor nízkého výkonu, který umožňuje vypnout regulátor (podmínka zhnědnutí) nebo přepětí ve vedení. Tato ochrana pracuje se střídavým i usměrněným vstupním napětím a není ovlivněna zvlněním napětí. DSS používá synchronní špičkový detektor.

Nízkofrekvenční režim

Nejnovější ovladače používají režim skládání frekvence. K podřazení dochází, když zpětnovazební signál klesne pod práh. Snížení frekvence konverze umožňuje snížit spotřebu v pohotovostním režimu.

Režim Soft-Skip

Režim přeskakování frekvenčních cyklů umožňuje snížit spotřebu v pohotovostním režimu. Režim se aktivuje, když úroveň amplitudy signálu zpětné vazby klesne pod nastavenou prahovou hodnotu. Soft-Skip a Frequency foldback jsou implementovány v jednom modulu řídicího bloku.

Snížení EMI v důsledku jitteru interního oscilátoru (jittering vnitřní frekvence)

Pro regulátory pracující na pevné frekvenci lze použít techniku ​​zavedení nízkofrekvenční modulace kolem střední frekvence (jitter). Přítomnost jitteru neovlivňuje činnost převodníku, umožňuje však „rozostřit“ spektrum EMR a snížit tak amplitudu elektromagnetického záření indukovaného v obvodu transformátoru a dalších silových obvodech převodníku.

Kompenzace rampy - kompenzace pilového signálu zpětnovazebního signálu

Nejnovější vývoj PWM regulátorů využívá kompenzaci signálu pilové zpětné vazby. To umožňuje zlepšit stabilizační režim během procesu regulace.

Dvouúrovňová OCP - dvouúrovňová proudová ochrana proti přetížení

Nadproudová ochrana v zátěžových a silových obvodech má dvě různé úrovně. Na nízké úrovni si regulátor zachovává schopnost regulace, ale má dlouhý náběh. Při vysoké úrovni, když dojde ke ztrátě řídicího signálu, se spustí normální časovač. To umožňuje napájecímu zdroji pracovat při kritickém výkonu po krátkou dobu. Proudová ochrana závisí pouze na signálu v obvodu zpětné vazby.

Výše uvedené funkce jsou plně implementovány v nejnovějším vývoji čipů řadiče ON Semi PWM - čipů řady NCP1237/38/88 a NCP1379/80.

Struktura PWM regulátorů NCP1237, NCP1238, NCP1287 a NCP1288

Mikroobvody těchto typů jsou téměř totožné v pinoutu a spínacím obvodu. Používají režim řízení proudu s pevnou konverzní frekvencí. Mikroobvody jsou určeny pro použití v flyback měničích s galvanickým oddělením (transformátor, řízení - napěťová zpětná vazba přes optočlen, proudová zpětná vazba přes přídavné vinutí výkonového transformátoru). Na Obr. Obrázek 4 ukazuje blokové schéma regulátoru NCP1237 PWM.

Rýže. 4. Blokové schéma regulátoru NCP1237 PWM

Vestavěný Dynamic Self-Supply (DSS) zjednodušuje design a snižuje počet dalších komponent. Přítomnost režimu Soft-Skip s cykly přeskakování poskytuje zvýšenou účinnost konverze při nízké zátěži při zachování nízké spotřeby v pohotovostním režimu. Podporováno je také snížení konverzní frekvence na 31 kHz (frekvenční foldback) s hysterezí. Práh pro zapnutí režimu je 1,5 V, zpětný přechod do provozního režimu nastává při překročení prahu 1 V Při poklesu napětí zpětnovazebního signálu pod prahovou hodnotu 0,7 V přeskočí režim cyklu Soft-Skip. se aktivuje, což umožňuje dále snížit spotřebu, stejně jako snížit výskyt akustického hluku na transformátoru a kondenzátorech, použijte levnější transformátory. Vestavěný dvouprahový ochranný časovač slouží k ochraně proti poruchám a poruchám řídicího obvodu vlivem proudových rázů. Vestavěný obvod pro generování jitteru frekvence poskytuje „rozmazání“ spektra a snížení špičkových úrovní EMI. Součástí regulátoru je také nový vysokonapěťový kaskádový obvod, který spolu se spouštěcím obvodem umožňuje vyhodnotit úroveň signálu z proudového snímače jak v obvodu střídavého napětí, tak v obvodu usměrněného stejnosměrného napětí. ON Semiconductor využívá vstupní technologii vysokonapěťového ovladače, takže NCP1288 lze napájet přímo do vysokonapěťové napájecí lišty.

Blokovací režim pro NCP1237 (obr. 5) lze aktivovat za jedné ze dvou podmínek: když se úroveň napětí zvýší nad prahovou hodnotu na vstupu Latch kvůli přepětí, nebo když napětí klesne pod jinou stanovenou prahovou hodnotu kvůli záporné teplotě. koeficientový termistor umístěný na výkonovém tranzistoru.

Rýže. 5. Typické schéma zapojení pro regulátor NCP1237 PWM

Zdroj spouštěcího proudu HV nabíjí kondenzátor VCC na prahové napětí VCC (zapnuto) a funguje tak dlouho, dokud je vstupní napětí vyšší než VHV (start), poskytuje režim zapnutí. Poté regulátor provede Soft-Start, během kterého se odběr proudu lineárně zvyšuje před zapnutím regulačního režimu. Během období měkkého startu je blokování ignorováno a blokovací proud se zdvojnásobí, což umožňuje rychlé nabití kondenzátoru na vstupu blokovacího kolíku.

Mikroobvody mají na výstupu ochranu proti zkratu.

Převodní frekvence je 65/100/133 kHz a je určena úpravou mikroobvodů. Mikroobvody jsou určeny pro použití v rozšířeném teplotním rozsahu od -40 do +125 °C, což je důležité zejména pro průmyslové aplikace. Typické aplikace ovladačů:

• síťové napájecí zdroje pro tiskárny, monitory;
• nabíječky baterií;
• vestavěné síťové zdroje vybavení domácnosti.

Funkční rozdíly mezi mikroobvody

Pro modifikace mikroobvodů NCP1238B a NCP1288B existují podpůrné funkce automatického obnovení. NCP1237 má dvouprahový design OCP, zatímco NCP1238 ne. Základní rozdíly mezi sériovými čipy jsou uvedeny v tabulce 3.

Tabulka 3. Základní rozdíly mezi modifikacemi PWM regulátorů řady NCP12xx

Modifikace	DSS	Duální OCP	Západka	Automatické obnovení
NCP1237A	+	+	+	-
NCP1237B	+	+	-	+
NCP1238A	+	-	+	-
NCP1238B	+	-	-	+
NCP1287A	Pouze HV	+	+	-
NCP1287B	Pouze HV	+	-	+
NCP1288A	Pouze HV	-	+	-
NCP1288B	Pouze HV	-	-	+

PWM regulátory řady NCP1379/80

Čipy jsou primárně orientovány pro použití ve vysoce výkonných síťových adaptérech (AC/DC Wall Adapters). Hlavním rozdílem od řady NCP12xx je kvazi-rezonanční režim, který poskytuje vysokou proudovou zatížitelnost. Při regulaci se využívá napěťová zpětná vazba. Na Obr. Obrázek 6 ukazuje blokové schéma čipu řadiče NCP1379 PWM.

Rýže. 6. Struktura čipu NCP1379

Dynamický výkon pro spouštěcí fázi se v mikroobvodech této řady nepoužívá. Napájení je trvale přiváděno přes rezistor ze sběrnice vstupního napětí a přes diodu z napájecího vinutí transformátoru. NCP1379 a NCP1380 poskytují ultranízký výkon v pohotovostním režimu a vysokou provozní účinnost se sníženým proudovým zatížením díky nízkofrekvenčnímu přepínání.

Blokování pro mikroobvody řady NCP1379/80 na rozdíl od mikroobvodů řady NCP1237/38/87/88 nastává za jiných podmínek. Je implementována ochrana proti nadměrnému výkonu v zátěži Over Power Protection (OPP), neboli vysoký proud. Jako proudový snímač je použito přídavné vinutí transformátoru. Signál z vinutí je přiváděn na pin 1 mikroobvodů NCP1379/80. Pomocí signálu na vstupu pinu 1 je sledována nejen počáteční podmínka spuštění v bodě překročení nuly (Zero Crossing Detection), ale také je vyhodnocen nadproud v zátěži nad kritickým prahem. Na Obr. Obrázek 7 ukazuje typické schéma zapojení regulátoru PWM NCP1379.

Rýže. 7. Typické schéma zapojení pro regulátor NCP1379 PWM

Mikroobvody NCP1379/80 implementují vnitřní tepelnou ochranu (Internal Shutdown).

Tabulka 4. Základní rozdíly mezi modifikacemi PWM regulátorů řady NCP1379/80

modifikace	Režim západky	Režim se spuštěním časovače automatického obnovení po zablokování (autorecovery)	Ochrana proti přepětí (OVP) a tepelná ochrana (OTP)	Brown Out Protection + Over Voltage Protection (OVP)
NCP1379	-	+	-	+
NCP1380A	+	-	+	-
NCP1380B	-	+	+	-
NCP1380C	+	-	-	+
NCP1380D	-	+	-	+

Rozdíly mezi modifikacemi mikroobvodů NCP1380 jsou určeny logikou počátečních spouštěcích obvodů a činností ochranných obvodů.

Úpravy buď implementují zamykání (Latch), nebo umožňují automatické obnovení po selhání (AutoRecovery). Blokování se spustí, když je v zátěžovém obvodu detekován zvýšený proud, například při zkratu. Stav zkratu je určen 80 ms časovačem. Pokud je zjištěn zvýšený proud po dobu delší než 80 ms, pak je situace vyhodnocena jako nouzová a činnost převodníku je zablokována.

Ochrana proti přepětí, podpětí na vstupu, ale i ochrana proti přehřátí výstupního tranzistoru je realizována pomocí dvouprahového detektoru umístěného na vstupu pinu 7 mikroobvodů NCP1379/80. Měli byste vzít v úvahu pouze to, že ne všechny typy ochrany jsou implementovány okamžitě v jednom čipu, ale pouze určité kombinace. Čtyři modifikace čipu NCP1380 umožňují vybrat sadu konkrétních ochran.

V souladu s tím jsou typické spínací obvody pro modifikace NCP1380 mírně odlišné (obr. 8, 9).

Rýže. 8. Typické schéma zapojení pro zapínání modifikací mikroobvodů NCP1380A/B

Rýže. 9. Typické schéma zapojení pro zapínání modifikací mikroobvodů NCP1380C/D

Uvažované PWM regulátory jsou určeny pro ty aplikace, kde jsou klíčovými faktory výběru odolnost vůči drsným provozním podmínkám a cena zařízení.

Literatura

1. AND8344/D Implementace napájecího zdroje LCD TV s NCP1392B, NCP1606 a NCP1351B Zpracoval: Jaromír Uherek ON Semiconductor.
2. Romadina I. ON Polovodičové regulátory pro síťové zdroje s úsporným pohotovostním režimem // Komponenty a technologie. 2009. č. 7.
3. Datový list NCP1237 Regulátor proudu s pevnou frekvencí pro konvertory Flyback.
4. Datový list NCP1288 Regulátor proudu s pevnou frekvencí pro konvertory Flyback.
5. Datasheet NCP1379 kvazi-rezonanční regulátor proudu pro vysoce výkonné univerzální off-line zdroje.
6. Datasheet NCP1380 kvazi-rezonanční regulátor proudu pro vysoce výkonné univerzální off-line zdroje.

Za určitých podmínek je nutné instalovat autonomní napájecí systémy. Jejich nedílnou součástí jsou moduly s dobíjecími bateriemi. Takové jednotky lze nabíjet z různých zdrojů energie, které ne vždy poskytují stabilní vstupní parametry.

Optimální situací v takových podmínkách je použití zařízení nebo prvků, které mohou převzít kontrolu nad tímto procesem nabíjení. V takovém případě hraje hlavní roli PWM regulátor v obvodu.

Aktivní procesy

Tyto regulátory se nejčastěji používají pro práci s alternativními zdroji energie, mezi které patří:

• větrné turbíny;
• moduly se solárními panely;
• bloky s hydraulickými turbínami;
• dieselové napájecí zdroje.

Díky tomu jsou oblíbené v moderních domácnostech a firmách.

V celosvětové vědecké komunitě PWM znamená pulse-width modulation (PWM), což v překladu znamená modulace šířky pulzu. Ve skutečnosti se jedná o operaci řízení výkonu přibližujícího se ke spotřebiči pomocí korekce pracovního cyklu pulzů s konstantní frekvencí.

Existuje několik typů regulátorů výkonu PWM:

• digitální;
• analogový;
• se dvěma úrovněmi;
• se třemi úrovněmi.

VIDEO: Princip činnosti regulátoru UC3843 PWM ve spínaném zdroji

Je nutná instalace

Regulátory jsou vyžadovány pro obvody, které obsahují olověné baterie. To je způsobeno tím, že takové baterie negativně vnímají jak přebíjení, tak výrazné vybíjení. V prvním případě může dojít k rychlému selhání baterie v důsledku varu elektrolytu nebo dokonce výbuchu plechovek s ním. V druhém případě proces vede ke zničení desek.

PWM regulátor také pomáhá alkalickým bateriím tím, že blokuje jejich přebíjení. Tento prvek přeruší obvod a odpojí zátěž od zdroje energie.

Prvky PWM jsou často zabudovány do spínaných zdrojů nebo zdrojů nepřerušitelného napájení. Nacházejí se také v invertorech.

Obvykle k odpojení dojde, když dvanáctivoltová baterie dosáhne úrovně 10,5 nebo 11 V. V tomto případě bude po 10 hodinách nepřetržitého provozu pokles kapacity ze 100 % na přibližně 20 %. V procesu rychlejšího vybíjení se kapacita sníží.

Za určitých podmínek je možné upravit vypínací napětí během procesu výroby nebo ladění. Co však regálům dominuje, není regulátor napětí, ale zařízení se standardní úrovní výstupních parametrů.

Na kvalitním vybavení pro vlastní solární nebo větrnou elektrárnu byste neměli šetřit, doporučujeme pořídit výhradně značkové vybavení s dlouhou životností.

Tabulka vám pomůže orientovat se v nákladech:

Na základě poměrů nákladů je zřejmé, že PWM prvky nejsou velkou nákladovou položkou v obvodu. Zároveň hrají důležitou roli při zajišťování účinnosti systému a prodlužují životnost zbývajících zařízení.

Typy ovladačů

Ve fotovoltaických obvodech je běžných několik typů takových prvků. Liší se nejen cenou, ale také provozními algoritmy, metodami nastavení aktuálních parametrů atd.

Ty nejjednodušší v provedení pouze přeruší obvod a blokují z něj zdroj, když je na něm dosaženo určitého napětí, například úrovně 14,4 V. Když klesne na úroveň 12-13 V, zdroj se opět sestaví obvod pro nabíjení. V tomto cyklu je úroveň nabití baterie přibližně 60 %. Stabilní podbití vede k tvorbě sulfatace na olověných deskách a brzkému výpadku napájecího zdroje.

Tento typ se prakticky nevyrábí sériově, ale nachází se mezi domácími řemeslníky. Vyrábějí prvky pro úsporu za výhodné ceny, i když se nakonec úspora ukáže jako iluze kvůli hrozícímu výpadku baterie.

PWM regulátory jsou pokročilejší technologií a umožňují dobít baterii až na 100 %. Proces zahrnuje několik fází nabíjení baterie:

• maximální proud je přiváděn na svorky, což umožňuje baterii spotřebovat veškerý dodaný ze slunce do modulů v danou minutu;
• při PWM nabíjení dosáhne úroveň napětí nastaveného parametru a parametr je neustále udržován, aby se zabránilo tvorbě plynu v bankách (proud pomalu klesá);
• dochází k vyrovnání, protože u většiny baterií je přirozené nabití na úroveň tvorby plynu, když se vyrovná napětí na všech nádobách s elektrolytem (desky se vyčistí a kapalina uvnitř se promíchá);
• stabilizace a postupné snižování napětí se provádí při plném nabití baterie, což zabraňuje přehřátí.

Výrobci nabízejí své ovladače i se speciálními informačními prvky:

• světelná indikace;
• obrazovky z tekutých krystalů;
• multifunkční monitory.

U některých modelů existuje funkce, která umožňuje určit úroveň nabití baterie. Pomocí této možnosti můžete přizpůsobit provoz pro konkrétní baterii a prodloužit její životnost.

U některých produktů je v certifikátu uvedeno, že je možné uvést úroveň nabití v % (stav nabití SOC), ale tato možnost nefunguje vždy správně.

Pro co nejspolehlivější sledování SOC je nutné sledovat několik nabíjecích cyklů baterie a provádět nezávislé výpočty pomocí poněkud těžkopádných vzorců.

Populární značky

V rozpočtových modelech jsou procenta uvedena přibližně. To platí pro modely značky EPSolar. Výrobci z Morningstar zcela opustili SOC a poskytují uživateli informace o napětí baterie ve voltech. Procentuální údaje od následujících značek jsou považovány za spolehlivější:

• Steca PR1010-3030;
• Tarom;
• Power Tarom.

Čínští výrobci EPSolar jsou nejoblíbenější na trhu s touto elektronikou. Jejich produkty jsou optimální z hlediska nákladů a kvality, zatímco jejich arzenál zahrnuje modely, které absorbovaly maximální množství funkčnosti. Vysoká kvalita komponentů a montáže odlišuje značku od konkurence, jako je Steca Solar. Existují modely s časovači pro vypnutí/zapnutí různých nočních světel.

Německá značka Steca je dražší. Evropská kvalita je svázána s hodnotou měny, a tak si takové modely nemůže vybrat každý.

Výběr správného ovladače

Při výběru byste měli věnovat pozornost vstupním parametrům. Je regulováno výrobci. Parametr je uveden v technických údajích zařízení. Tato hodnota musí odpovídat XX napětí baterie nebo součtu XX napětí několika solárních jednotek v sériovém zapojení. Doporučuje se přidat 20% marži.

Celkový návrhový výkon baterie je zvolen tak, aby nebyl větší než vynásobená hodnota systémového napětí a výstupního proudu. V tomto případě jsme také stanovili marži 20 %. Pokud není možné provést výpočty sami, měli byste kontaktovat specialisty v elektrotechnice.

VIDEO: Jak otestovat libovolný PWM (PWM) regulátor

Nyní máte touhu vyrobit si výkonnou LED diodu, aby blikala a třpytila ​​se. Ano, i v RGB a plynule takhle. Dali jste to dohromady, podívali se na počet kanálů, které musíte spravovat, a začali přemýšlet...

▌Co je špatného na PWM?
Ano, vše je v pořádku, jen obvykle existuje jen několik hardwarových kanálů. Softwarové PWM má ale řadu nevýhod. Ano, na základně můžete vytvořit vícekanálový PWM pomocí jediného časovače, ale kolik budeme mít přerušovaných hovorů?

Každá jednotlivá fronta bude vyžadovat vlastní přerušení ke změně úrovně. Představte si, že budeme mít ne 4, ale 40 těchto kanálů? Nebo 400? Ano, ovladač se z přerušení nedostane. Přerušení se budou navzájem překrývat, což způsobí jitter. Nemluvě o skutečnosti, že všechny tyto kanály bude nutné znovu seřadit podle délky, kdykoli se změní pracovní cyklus. Obecně to bude stále hloupé.

▌BAM nás zachrání
Ale existuje řešení. Tato metoda se nazývá BAM. Jeho podstatou je, že zátěž zapínáme v impulsech, kousek po kousku, s dobou trvání rovnající se váze výboje.

V důsledku toho máme vysokou diskrétnost, ale zároveň máme pouze 7 přerušení pro libovolný počet kanálů. Podle hodností.

Vše je integrováno podobně jako běžné PWM. Ale existuje několik nuancí:

1. Frekvence kolísá a při malých výbojích se zvyšuje. U LED nebo topné podložky je to jedno. Takovým signálem bych ale nenapájel motor ani jinou zátěž reaktivními prvky, jako jsou vinutí nebo kondenzátory.
2. Při přechodu z malých závaží na jednu velkou je pozorováno blikání. Ale můžete s tím bojovat, podrobnosti níže.
3. Je lepší dát váhu od více k méně, takže vliv druhého bodu je méně patrný.

Mikroobvody pro spínané zdroje. Adresář.
Nakladatelství: Dodeka.

Velmi dobrá referenční kniha. Je to pozoruhodné, protože je to... nejběžnější překlad datových listů. Jeden k jednomu, obrázek k obrázku.
Existují tuny přeložených datových listů; samotný seznam se čtyřmi sloupci zabírá tucet stránek. Našel jsem tam všechny pulzní čipy, které jsem znal! Zvláště potěšující je, že existuje dokumentace pro domácí sadu. Což je vždycky problém. Pokud nenajdete analog a nevytáhnete na něj papír, je to ztracený případ.

DC-DC konverze
Pro změnu stejnosměrného napětí pomocí minimální ztráty se používají DC-DC měniče pracující na principu Pulse Width Modulation ( PWM, je stejná PWM v basurmanštině). Pokud jste nečetli mé předchozí články, kde jsem podrobně vysvětlil princip fungování PWM, pak vám to krátce připomenu. Základním principem zde je, že napětí není přiváděno v kontinuálním proudu, jako u lineárních stabilizátorů, ale v krátkých pulzech a ve vysoké frekvenci.

Tedy u vašeho východu PWM ovladač např. nejprve je napětí např. dvanáct voltů po dobu deseti mikrosekund, pak je pauza. Řekněme stejných deset mikrosekund, když na výstupu není napětí. Pak se vše opakuje, jako bychom rychle zapínali a vypínali vypínač.

Tímto způsobem získáme obdélníkové impulsy. Pokud si vzpomeneme na matan a konkrétně integraci, tak po integraci těchto impulsů dostaneme plochu pod obrazcem, kterou impulsy načrtnou. Změnou šířky impulsů a jejich průchodem integrátorem tedy můžete plynule měnit napětí z nuly na maximum s libovolným krokem a prakticky bez ztrát.
Jak integrátor Kondenzátor slouží jako nabíječka, nabíjí se ve špičce a v pauzách uvolňuje energii do obvodu. Také je tam vždy sériově umístěna tlumivka, která zároveň slouží jako zdroj energie, pouze ukládá a dodává proud. Proto takové měniče se svými malými rozměry snadno napájí výkonnou zátěž a přitom nevynakládají téměř žádnou energii na zbytečné vytápění.

Pokud jsem nestíhal, tak jsem to pro jednoduchost dal do něčeho srozumitelného "kanalizační koryto". Podívejte se na obrázek, kde je klíčový tranzistor PWM ovladač je podobný ventil, otevírá a zavírá kanál. Kondenzátor Toto je nádoba, která uchovává energii. Plyn Jedná se o masivní turbínu, která urychlena prouděním při otevřeném ventilu svou setrvačností pohání vodu potrubím i po uzavření ventilu.

Samozřejmě je obtížné vyvinout takový zdroj energie sami, vyžaduje se silné vzdělání v oblasti elektroniky, ale neměli byste se tím stresovat. Chytří kluci z Motorola, STM, Dallas a další Philips's pro nás všechno vymyslel a už to vydal hotové mikroobvody obsahující PWM regulátor. Stačí to připájet a přidat armaturu, která nastavuje provozní parametry, a nemusíte nic vymýšlet sami v datasheetech, co a jak zapojit, jaká hodnocení zvolit a někdy i dají; máte hotový výkres desky plošných spojů. Stačí umět trochu anglicky :)

Když jsem psal článek o UART, napadla mě jedna zvrácená myšlenka - na základě UARTu můžete uspořádat nejpřirozenější nízkodiskrétní PWM!

Stačí si někde v paměti udělat proměnnou, kam vložíme číslo s daným pracovním cyklem nul a jedniček, a když se přeruší vyprazdňování bufferu, vložíme toto číslo zpět do registru UDRE. Generování PWM tedy bude spontánní, bez zbytečných pohybů. Pravda, můžete získat pouze 10 různých hodnot PWM, ale je to zdarma!!!

Pro ty, kteří nechápou jak, uvedu čísla, která bude potřeba průběžně posílat přes UART:
Dostaneme dvě další hodnoty díky bitům start a stop.

00000000 — 1/10
00000001 — 2/10
00000011 — 3/10
00000111 — 4/10
00001111 — 5/10
00011111 — 6/10
00111111 — 7/10
01111111 — 8/10
11111111 — 9/10

A můžete tam získat neuvěřitelné frekvence!
Krása =)))))

Už několikrát jsem zaklel podivným slovem PWM. Je čas si ujasnit a vysvětlit, co to je. Obecně již ano, ale stále to budu opakovat jako součást mého kurzu.

zkrátka Pulse Width Modulation(v buržoazní notaci se tento režim nazývá PWM — Pulse Width Modulation) je způsob, jak specifikovat analogový signál digitální metoda, tedy z digitálního výstupu, který dává pouze nuly a jedničky, získáte nějaké plynule se měnící hodnoty. Zní to jako nesmysl, ale přesto to funguje. A pointa je:

Představte si těžký setrvačník, který můžete otáčet motorem. Kromě toho můžete motor zapnout nebo vypnout. Pokud jej budete neustále zapínat, setrvačník se roztočí na maximální hodnotu a bude se točit dál. Pokud jej vypnete, zastaví se vlivem třecích sil.

Ale pokud je motor zapnutý na deset sekund každou minutu, setrvačník se roztočí, ale ne na plné otáčky - vysoká setrvačnost vyhladí škubání od zapnutí motoru a třecí odpor nedovolí, aby se točil donekonečna.

Čím více Doba trvání ON motoru za minutu, tím rychleji se setrvačník otáčí.
Na PWM přivedeme na výstup signál skládající se z vysokých a nízkých úrovní (platí pro naši analogii - zapínáme a vypínáme motor), tedy nuly a jedničky. A pak to vše prochází integračním řetězcem (analogicky - setrvačníkem). V důsledku integrace bude mít výstup hodnotu napětí rovnou ploše pod impulsy.
Proporcionální ovládání je klíčem k tichu!
Jaký úkol stojí před naším systémem řízení? Ano, aby se vrtule netočily nadarmo, aby rychlost otáčení závisela na teplotě. Čím je zařízení teplejší, tím rychleji se ventilátor otáčí. Logický? Logický! Vyřešíme to podle toho.
Samozřejmě se můžete obtěžovat s mikrokontroléry, v některých ohledech to bude ještě jednodušší, ale není to vůbec nutné. Podle mého názoru je jednodušší vytvořit analogový řídicí systém - nebudete se muset obtěžovat programováním v assembleru.

Bude levnější a jednodušší na nastavení a konfiguraci, a co je nejdůležitější, kdokoli, bude-li to chtít, bude moci systém rozšiřovat a stavět na něm podle svých představ, přidáváním kanálů a senzorů. Vše, co potřebujete, je jen pár rezistorů, jeden mikroobvod a teplotní senzor. No, také rovná ramena a nějaké pájecí dovednosti.

Při návrhu obvodů moderních spínaných zdrojů (SMPS) se staly široce populární PWM regulátory, vyrobené v malých planárních pouzdrech se šesti kolíky. Typové označení pouzdra může být SOT-23-6, SOT-23-6L, SOT-26, TSOP-6, SSOT-6. Vzhled a umístění kolíků je znázorněno na obrázku níže. V tomto případě levý fragment obrázku ukazuje kódové označení LD7530A

Přiřazení pinu:
1 - GND. (Společný drát).
2 - FB. (Zpětná vazba – Zpětná vazba). Vstup pro ovládání doby trvání impulsů pomocí signálu z výstupního napětí. Někdy může být označen COMP (vstupní komparátor).
3 - RI/RT/CT/COMP/NC - V závislosti na typu mikroobvodu může být použit pro RC obvod s nastavením frekvence (RI/RT/CT), nebo pro organizaci ochrany jako vstup komparátoru vypnutí PWM na prahové hodnotě na svém vstupu specifikovaném v dokumentu. U některých typů mikroobvodů tento vstup nelze žádným způsobem použít (NC - No Connect).
4 - SENSE, jinak CS (Current Sense) - Vstup z aktuálního snímače u zdroje klíče.
5 - VCC - Vstup napájecího napětí a start mikroobvodu.
6 - OUT (GATE) - Výstup pro ovládání brány (Gate) klíče.

Funkčně fungují takové regulátory na principu dříve oblíbených mikroobvodů PWM řady xx384x, které se dobře osvědčily z hlediska spolehlivosti a stability.

Některé potíže často vznikají při výměně nebo výběru analogu pro takové regulátory PWM kvůli použití kódového označení v označení typu mikroobvodů. Situaci komplikuje velký počet výrobců součástek, kteří ne vždy zpřístupňují dokumentaci masám, také ne všichni výrobci hotových zařízení dodávají servisním střediskům schémata zapojení, takže opraváři musí často studovat skutečná řešení obvodů na základě nainstalovaných; komponenty a zapojení kabeláže přímo na desce.

V praxi se mikroobvody PWM často nacházejí s kódy značení EAxxx a Eaxxx. Oficiální dokumentace k nim se nenachází ve veřejné doméně, ale existují diskuse na fórech a kousky obrázků z PDF od System General, který je publikuje jako SG6848T a SG6848T2. Výkres je přiložen.

Předkládáme do pozornosti řemeslníkům tabulky sestavené z informací dostupných na internetu a PDF dokumentů pro výběr analogů při nahrazení nejběžnějšího šestinohého planárního PWM pinem: pin1 - GND, pin2 - FB (COMP), pin4 - Sense, pin5 - Vcc, pin6 - OUT .
Jejich hlavním rozdílem je použití a účel kolíku 3.

PWM řadiče (PWM), bez použití pinu 3.

Jméno	Číslo dílu	Obchodník	Označení
SG6849	SG684965TZ	Fairchild/ON Semi	BBxx
SG6849	SG6849-65T, SG6849-65TZ	System General	MBxx EBxx
SGP400	SGP400TZ	System General	AAKxx

Regulátory PWM (PWM) s odporem 95-100 kOhm nainstalovaným na kolíku 3.

Pomocí níže uvedených PWM by měla být frekvence nastavena pomocí rezistoru RT (RI) od kolíku 3 k zemi. Obvykle je jeho jmenovitá hodnota 95-100 kOhm pro frekvenci 65-100 KHz. Další podrobnosti naleznete v přiložené dokumentaci. Soubory PDF jsou zabaleny v RAR.

Jméno	Číslo dílu	Obchodník	Označení
AP3103A	AP3103AKTR-G1	Diody Incorporated	GHL
AP8263	AP8263E6R, A8263E6VR	AiT Semiconductor	S1xx
AT3263	AT3263S6	Technologie ATC	3263
CR6848	CR6848S	Chip-Rail	848H16
CR6850	CR6850S	Chip-Rail	850xx
CR6851	CR6851S	Chip-Rail	851xx
FAN6602R	FAN6602RM6X	Fairchild/ON Semi	ACCxx
FS6830	FS6830	První Semi
GR8830	GR8830CG	Grenergy	30xx
GR8836	GR8836C, GR8836CG	Grenergy	36xx
H6849	H6849NF	AHOJ UPŘÍMNOST
H6850	H6850NF	AHOJ UPŘÍMNOST
HT2263	HT2263MP	HOT-CHIP	63xxx
KP201		Kiwi nástroje
LD5530	LD5530GL LD5530R	Leadtrand	xxt30 xxt30R
LD7531	LD7531GL, LD7531PL	Vedoucí trend	xxP31
LD7531A	LD7531AGL	Vedoucí trend	xxP31A
LD7535/A	LD7535BL, LD7535GL, LD7535ABL, LD7535AGL	Vedoucí trend	xxP35-xxx35A
LD7550	LD7550BL, LD7550IL	Vedoucí trend	xxP50
LD7550B	LD7550BBL, LD7550BIL	Vedoucí trend	xxP50B
LD7551	LD7551BL/IL	Vedoucí trend	xxP51
LD7551C	LD7551CGL	Vedoucí trend	xxP51C
NX1049	XN1049TP	Xian-Innuovo	49xxx
OB2262	OB2262MP	On-Bright-Electronics	62xx
OB2263	OB2263MP	On-Bright-Electronics	63xx
PT4201	PT4201E23F	Powtech	4201
R7731	R7731GE/PE	Richtek	0Q=
R7731A	R7731AGE	Richtek	IDP=xx
SD4870	SD4870TR	Mikroelektronika Silan	4870
SF1530	SF1530LGT	SiFirst	30xxx
SG5701	SG5701TZ	System General	AAExx
SG6848	SG6848T, SG6848T1, SG6848TZ1, SG6848T2	Fairchild/ON Semi	AAHxx EAxxx
SG6858	SG6858TZ	Fairchild/ON Semi	AAIxx
SG6859A	SG6859ATZ, SG6859ATY	Fairchild/ON Semi	AAJFxx
SG6859	SG6859TZ	Fairchild/ON Semi	AAJMxx
SG6860	SG6860TY	Fairchild	AAQxx
SP6850	SP6850S26RG	Sporton Lab	850xx
SP6853	SP6853S26RGB, SP6853S26RG	Sporton Lab	853xx
SW2263	SW2263MP	SamWin
UC3863/G	UC3863G-AG6-R	Společnost Unisonic Technologies Co	U863 U863G

PWM regulátory, ve kterých se pin 3 používá jinak.

Při použití níže uvedených regulátorů PWM byste měli věnovat pozornost kolíku 3, který lze použít k organizaci ochrany - tepelné nebo proti překročení vstupního napětí.
Frekvence může být pevně nastavena na 65 kHz nebo nastavena hodnotou kondenzátoru na kolíku 3.
Při výměně jakýchkoli mikroobvodů za analogové si pečlivě prostudujte dokumentaci. Soubory PDF jsou zabaleny v archivu RAR.

Jméno	Číslo dílu	Obchodník	Označení
AP3105/V/L/R	AP3105KTR-G1, AP3105VKTR-G1, AP3105LKTR-G1, AP3105RKTR-G1	Diody Incorporated	GHN GHO GHP GHQ
AP3105NA/NV/NL/NR	AP3105NAKTR-G1, AP3105NVKTR-G1, AP3105NLKTR-G1, AP3105NRKTR-G1	Diody Incorporated	GKN GKO GKP GKQ
AP3125A/V/L/R	AP3125AKTR-G1, AP3125VKTR-G1, AP3125LKTR-G1, AP3125RKTR-G1	Diody Incorporated	GLS GLU GNB GNC
AP3125B	AP3125BKTR-G1	Diody Incorporated	GLV
AP3125HA/HB	AP3125HAKTR-G1, AP3125HBKTR-G1	Diody Incorporated	HNP GNQ

K dnešnímu dni bylo vyvinuto asi 14 různých topologií spínaných zdrojů (tabulka 1). Každý má jedinečné vlastnosti, které umožňují jeho použití k řešení specifické řady problémů.

Tabulka 1. Základní obvodové topologie používané při konstrukci spínaných zdrojů

Topologie	Systém	Moc, W	Rozsah použití	Zvláštnosti
Flyback (přelet)		až 300	Zdroje pro vybavení domácnosti (TV, DVD atd.), výkonné nabíječky a externí zdroje.	Jednoduchost obvodu, nízká cena
Přímo vpřed (přejít dopředu)		až 300	Zdroje pro vybavení domácnosti (TV, DVD atd.), výkonné nabíječky, externí a vestavěné zdroje.	Snížená hlučnost, zvýšená účinnost při nízkém výstupním napětí
Rezonanční (rezonance)		až 300	Napájecí zdroje pro domácí zařízení (TV, DVD atd.)	Vysoká pracovní frekvence a v důsledku toho malé rozměry, snadná filtrace rušení
Push-pull (push-pull)		100…5000	Externí a vestavěné napájecí zdroje pro domácí, průmyslová a automobilová zařízení	Snížená úroveň rušení
Poloviční most (poloviční most)		100…1000	Externí a vestavěné napájecí zdroje (například počítače)	Malé rozměry Snížená úroveň rušení
Mostovoy (úplný most)		100…3000	Záložní zdroje, nabíječky	Zvýšená účinnost

Dnes je „srdcem“ téměř každého moderního transformátorového spínaného zdroje středního a vysokého výkonu specializovaný integrovaný obvod, který řídí činnost externího výkonového tranzistoru/tranzistorů. Naprostá většina takových zdrojů využívá pro činnost výkonových tranzistorů několik režimů řízení: pulsně-šířkový (PWM), pulsně-frekvenční (FPM), kvazi-rezonanční (QR). Za účelem zvýšení účinnosti se také často používá smíšený režim: PFM nebo kvazi-rezonanční režimy při nízkém výstupním výkonu a PWM při středních a vysokých výkonech.

Úkoly a funkce PWM regulátorů se redukují nejen na ovládání externích výkonových tranzistorů a udržování výstupního napětí na požadované úrovni s danou chybou. Ve skutečnosti seznam těchto funkcí nutně zahrnuje:

sledování stavu klíčových tranzistorů (omezení proudu a pracovního cyklu řídicích impulsů);

hladký start po napájení (soft start);

řízení úrovně vstupního napětí a jeho „poklesů“ a „přepětí“;

ochrana proti průrazu výkonového transformátoru a výstupních obvodů výstupního usměrňovače;

regulace teploty samotného regulátoru (méně často výkonových tranzistorů).

Všechny PWM regulátory vyráběné společností STMicroelectronics (tabulka 2) lze běžně rozdělit do tří skupin: napěťové řízení, řízení proudu a smíšené řízení.

Tabulka 2 Stručná charakteristika a parametry PWM regulátorů STMicroelectronics

Jméno ní	Režim řízení	Vstup napětí Zhenie, V		Volno napětí Zhenie, V		Max. výstup- Noe proud, A	Max. frekvence regulované potulovat se, kHz	Dobře- ness, %	Rám
		Min.	Max.	Min.	Max.
SG2525A	Napětí	8	35	—	—	0,5	500	49	DIP16/SO16
SG3524	Napětí	8	40	—	—	0,1	300	45	DIP16/SO16
SG3525A	Napětí	8	35	—	—	0,5	500	49	DIP16/SO16
L5991	Proud	12	20	4,92	5,08	1,5	100	93	DIP16/SO16
UC2842B	Proud	11	30	—	—	1	500	100	DIP8/SO8
UC2843B	Proud	8,2	30	—	—	1	500	100	DIP8/SO8
UC2844B	Proud	11	30	—	—	1	500	50	DIP8/SO8
UC2845B	Proud	8,2	30	—	—	1	500	50	DIP8/SO8
UC3842B	Proud	11	30	—	—	1	500	100	DIP8/SO8
UC3843B	Proud	8,2	30	—	—	1	500	100	DIP8/SO8
UC3844B	Proud	11	30	—	—	1	500	50	DIP8/SO8
UC3845B	Proud	8,2	30	—	—	1	500	50	DIP8/SO8
L6566A	Smíšený	8	23	4,95	5,05	0,8	300	70	SO16
L6566B	Smíšený	8	23	4,95	5,05	0,8	300	70	SO16
L6668	Smíšený	9,4	22	—	—	0,8	105	75	SO16

SG2525A/SG3524/SG3525A- řada napěťově řízených PWM regulátorů (obr. 1) s pevnou konverzní frekvencí, speciálně navržených pro stavbu libovolných typů spínaných zdrojů (dle vyjádření výrobce) a umožňujících snížit počet potřebných externích komponent na minimum .

Rýže. 1.

To bylo možné díky přítomnosti vestavěného referenčního napájecího zdroje (+5,1 V ± 1%), schopnosti ovládat provozní frekvenci externího RC obvodu, trvání „mrtvého“ časového intervalu - s jedním externím rezistoru, trvání doby měkkého startu - s jedním externím kondenzátorem (pin SOFT-START), vestavěnými budiči (±200 mA) pro ovládání externích výkonových tranzistorů nebo externím nízkopříkonovým transformátorem. Kromě všeho výše uvedeného poskytuje IC možnost synchronizace více zdrojů z jednoho externího hodinového signálu (vývod SYNC) a proudovou ochranu externích výkonových tranzistorů (vývod SHUTDOWN). Rozsah použití - téměř jakýkoli DC/DC měnič nízkého a středního výkonu (obr. 2 a obr. 3).

Rýže. 2.

Rýže. 3.

UC2842B/3B/4B/5B a UC3842B/3B/4B/5B — oblíbená řada malých PWM regulátorů s pevnou konverzní frekvencí a řízením proudu, umístěná v 8pinových pouzdrech SO a MiniDIP (obr. 4).

Rýže. 4.

Navzdory tomu, že se vyrábí již asi 10 let, stále zůstává jednou z nejoblíbenějších sérií, a to především díky nízké ceně a vysoké spolehlivosti, částečně díky snadné implementaci. Určeno pro stavbu jednocyklových DC/DC měničů se vstupním napětím do 8,2...30 V. Přítomnost RC generátoru (pracovní frekvence až 500 kHz), vestavěný výkonný driver (±200 mA) pro ovládání externí tranzistor s efektem pole nebo bipolární tranzistor, vestavěný tepelně stabilizovaný referenční zdroj +5 V ± 1% umožňují postavit flyback zdroje na bázi IO této řady s potřebnou sadou ochranných funkcí - vstupní přepěťová ochrana, proud ochrana externího výkonového tranzistoru, teplotní ochrana IO. Pro eliminaci falešného chodu vestavěného proudového komparátoru (Current Sense) z důvodu možného rušení, ke kterému dochází při spínání externího výkonového tranzistoru, se používá tzv. režim blokování komparátoru (Leading Edge Blanking) na pevnou dobu (asi 100 ns) od okamžiku sepnutí tranzistoru (obr. 5).

Rýže. 5.

Funkce série — proudové řízení externího výkonového tranzistoru, což umožňuje vyloučit z obvodu další galvanicky oddělené zpětnovazební obvody (optočlen), což může výrazně snížit velikost a cenu finálního DC/DC měniče. Při stavbě nízkopříkonových měničů (do 3 W) je navíc možné eliminovat externí výkonový tranzistor a místo něj použít vestavěný výstupní budič.

L5991/L5991A -řada PWM regulátorů s řízením proudu, vysokou pracovní frekvencí (až 1 MHz) a zvýšenou funkčností (obr. 6).

Rýže. 6.

Mezi charakteristické vlastnosti integrovaných obvodů této řady patří: výkonný driver s výstupním proudem až 1 A pro ovládání výkonného tranzistoru s efektem pole, programovatelný měkký start, možnost synchronizace jak vstupu (Slave), tak výstupu (Master) , vypínací vstup se sníženou spotřebou proudu na 120 µA, možnost omezit maximální pracovní cyklus externími RC obvody, přítomnost pohotovostního režimu, který zvyšuje účinnost (práce s malou nebo žádnou zátěží). Série byla vytvořena pro konstrukci výkonných flyback DC/DC měničů.

Pro eliminaci falešného chodu vestavěného proudového komparátoru (Current Sense) z důvodu možného rušení, ke kterému dochází při spínání externího výkonového tranzistoru, se používá tzv. režim blokování komparátoru (Leading Edge Blanking) na pevnou dobu (asi 100 ns) od okamžiku sepnutí tranzistoru (obr. 7).

Rýže. 7.

L6566A/L6566B/L6668 — řada multifunkčních PWM regulátorů, speciálně navržených pro práci jako součást flyback pulzních měničů napětí středního a vysokého výkonu (obr. 7). Charakteristické vlastnosti IC: dva volitelné provozní režimy - režim s pevnou frekvencí (Fixed Frequency - FF) a kvazi-rezonanční režim (Quasi-resonant - QR). Provozní frekvence je v režimu pevné frekvence, která je určena jmenovitými hodnotami externího RC obvodu. Přídavný FMOD vstup umožňuje provoz v režimu frekvenční modulace, což snižuje rušení ze zdroje. IC má vestavěný vysokonapěťový vstupní napájecí zdroj pro počáteční spuštění.

Samostatně stojí za zmínku vlastnosti provozu IC v kvazi-rezonančním režimu, ve kterém zdroj pracuje na hranici režimu trvalého a přerušovaného proudu. Za tímto účelem musí být ve výkonovém transformátoru zajištěno přídavné vinutí, určené k přesnému určení okamžiku otevření výkonového tranzistoru. V tomto režimu je dosaženo maximální účinnosti měniče: při nízkém zatížení je pracovní frekvence nízká a ztráty na výkonovém tranzistoru jsou minimální. Při střední a velké zátěži se pracovní frekvence zvýší na nastavenou frekvenci určenou externím RC obvodem.

L6566A/L6566B/L6668 jsou primárně určeny pro použití jako součást jedno- a vícekanálových AC/DC měničů středního a vysokého výkonu (obr. 8). Hlavní aplikace jsou externí napájecí zdroje pro notebooky, domácí spotřebiče, vestavěné napájecí zdroje pro průmyslová zařízení atd.

Rýže. 8.

Závěr

Dnes rodina PWM regulátorů od STMicroelectronics sebevědomě a pevně obsadila výklenek mezi levnými, spolehlivými, multifunkčními a zároveň snadno použitelnými spínanými zdroji nízkého, středního a vysokého výkonu. Z velké části je najdeme jak v běžných domácích spotřebičích (počítače, notebooky, DVD přehrávače, LCD televizory a monitory atd.), tak ve složitých průmyslových a lékařských zařízeních. Jedním z důvodů byla velmi nízká cena s vysokou funkčností v malých 8- a 16pinových SO a DIP pouzdrech, vysoká spolehlivost s prodlouženým životním cyklem (podle zkušeností mnoha vývojářů). Velká obliba některých sérií, která přetrvává již více než deset let, poskytuje výrobcům napájecích zdrojů jistou záruku, že PWM regulátory od STMicroelectronics se ještě mnoho let nebudou vyrábět.

Získání technických informací, objednání vzorků, doručení -
e-mail:

TI oznámila nové DSP

Modelování systému a počáteční implementace algoritmu jsou ve většině případů založeny na aritmetice s pohyblivou řádovou čárkou. Poté je laděný algoritmus nahrán do mikrokontroléru nebo digitálního signálového procesoru s pevnou čárkou. Procesory s pohyblivou řádovou čárkou se používají pouze v aplikacích, které vyžadují vysokou přesnost a výkon, kde cena koncového zařízení není kritická.

Pro takové aplikace vydala společnost Texas Instruments digitální signálové procesory s plovoucí desetinnou čárkou TMS320F28335, TMS320F28334, TMS320F28332. Ale stejně jako předtím se tam nezastavila. Existují nové DSP TMS320F2823x s pevnou řádovou čárkou, které jsou softwarově a hardwarově kompatibilní s procesory TMS320F2833x s pohyblivou řádovou čárkou.

Uživatelé nyní mohou simulovat systém, ladit jej na platformě s pohyblivou řádovou čárkou (TMS320F2833x) a poté jednoduše překompilovat výsledný programový kód pod TMS320F2823x, čímž zkrátí dobu vývoje (dobu, kterou zabere načtení aplikace na platformu s pevnou řádovou čárkou). ) a náklady na koncové zařízení.

Sériová výroba TMS320F2823x a TMS320F2833x bude zahájena ve druhém čtvrtletí roku 2008.

Jméno ní	MHz	Blikat, kB	BERAN, kB
TMS320F28235	150	512	68
TMS320F28234	150	256	68
TMS320F28232	100	128	52

TI odhaluje podrobnosti o své 45nm procesní technologii

Texas Instruments (TI) je připraven na hromadnou výrobu svých prvních 45nanometrových čipů. Přechod na 45nm standardy údajně snížil spotřebu čipu o 63% a zvýšil výkon o 55% ve srovnání s 65nm produkty

TI v současné době dodává zkušební vzorky prvního 45nm procesoru pro 3,5G zařízení. Při výrobě nového produktu je použit deformovaný křemík, imerzní litografie a dielektrika s ultranízkou dielektrickou konstantou (ultra-low K).

Tento procesor umožní výrobu kompaktnějších a lehčích zařízení pro 3,5G sítě.

O společnosti ST Microelectronics