23 | 06 | 2017
Главное меню
Смотри
Статистика
Пользователи : 1
Статьи : 2732
Просмотры материалов : 7436347

Посетители
Рейтинг@Mail.ru
Online
  • [Bot]
  • [Yahoo]
  • [Yandex]
Сейчас на сайте:
  • 66 гостей
  • 3 роботов
Новые пользователи:
  • Administrator
Всего пользователей: 1
RSS
Подписка на новости
ШИМ-контроллеры STMicroelectronics PDF Печать E-mail
Автор: Administrator   
11.07.2011 06:48

ШИМ-контроллеры STMicroelectronics

AC/DC-, DC / DC-перетворювачі малої, середньої і високої потужності, джерела живлення побутової апаратури, потужні зарядні пристрої, блоки безперебійного живлення і т.п. - Це далеко не повний перелік виробів, в яких широко використовуються шим-контролери компанії STMicroelectronics (www.st.com). У пропонованій статті крім опису основних характеристик і параметрів цих ІС, типових схем включення і областей застосування наведені загальні базові принципи побудови імпульсних джерел живлення середньої і високої потужності. На сьогоднішній день розроблено близько 14 різних топологій імпульсних джерел живлення (табл. 1). Кожна має унікальні властивості, що дозволяють використовувати її для вирішення свого кола завдань.

Таблиця 1. Базові топології схем, які застосовуються при побудові імпульсних джерел живлення
Топологія Схема Потужність,
Вт
Область застосування Особливості
Обратноходовий
(Flyback)
alt до 300 Джерела живлення побутової апаратури (TV, DVD тощо), потужні зарядні пристрої і зовнішні блоки живлення. Простота схеми, низька вартість
Прямоходовий
(Feed forward)
alt до 300 Джерела живлення побутової апаратури (TV, DVD тощо), потужні зарядні пристрої, зовнішні і вбудовані блоки живлення. Знижений рівень перешкод, підвищена ефективність при низьких вихідних напругах
Резонансний
(Resonance)
alt до 300 Джерела живлення побутової апаратури (TV, DVD тощо) Висока робоча частота і як наслідок - малі габарити, простота фільтрації перешкод
Двотактний
(Push-pull)
alt 100 ... 5000 Зовнішні і вбудовувані джерела живлення для побутової, промислової і автомобільної апаратури Знижений рівень перешкод
Полумостовой
(Half-bridge)
alt 100 ... 1000 Зовнішні і вбудовувані джерела живлення (наприклад, комп'ютери) Малі габарити
Знижений рівень перешкод
Мостовий
(Full-bridge)
alt 100 ... 3000 Блоки безперебійного живлення, зарядні пристрої Підвищений ККД

Сьогодні «серцем» практично будь-якого сучасного трансформаторного імпульсного джерела живлення середньої і високої потужності є спеціалізована ІС, що керує роботою зовнішнього силового транзистора / транзисторів. У переважній більшості таких джерел використовується кілька режимів управління роботою силових транзисторів: широтно-імпульсний (PWM - ШІМ), частотно-імпульсний (FPM - ЧИМ), квазірезонансний (QR). Також найчастіше з метою підвищення ККД використовується змішаний режим: ЧИМ або квазірезонансний режими - на низькій вихідної потужності, а ШІМ - на середніх і великих потужностях. Завдання і функції ШІМ-контролерів зводяться не тільки до управління зовнішніми силовими транзисторами і підтримці вих одного напруги на необхідному рівні із заданою похибкою. Насправді в перелік цих функції в обов'язковому порядку входять: контроль стану ключових транзисторів (обмеження струму і шпаруватості імпульсів управління); плавний запуск після подачі живлення (плавний пуск); контроль рівня вхідної напруги і його «провалів» і «викидів»; захист від пробою силового трансформатора і вихідним ланцюгів вихідного випрямляча; контроль температури самого контролера (рідше і силових транзисторів). Умовно всі вироблені ШІМ-контролери STMicroelectronics (табл. 2) можна розділити на три групи: управління по напрузі, управління по струму і змішане керування.

Таблиця 2. Короткі характеристики та параметри ШІМ-контролерів STMicroelectronics
Наймену-
вання
Режим
управління
Вхідна
напря-
ються, В
Вихідна
напря-
ються, В
Макс.
вихід-
ної
струм, А
Макс.
частота
регулюються-
вання,
кГц
Сверд-
ність,
%
Корпус
Мін. Макс. Мін. Макс.
SG2525A Напруга 8 35 - - 0,5 500 49 DIP16/SO16
SG3524 Напруга 8 40 - - 0,1 300 45 DIP16/SO16
SG3525A Напруга 8 35 - - 0,5 500 49 DIP16/SO16
L5991 Ток 12 20 4,92 5,08 1,5 100 93 DIP16/SO16
UC2842B Ток 11 30 - - 1 500 100 DIP8/SO8
UC2843B Ток 8,2 30 - - 1 500 100 DIP8/SO8
UC2844B Ток 11 30 - - 1 500 50 DIP8/SO8
UC2845B Ток 8,2 30 - - 1 500 50 DIP8/SO8
UC3842B Ток 11 30 - - 1 500 100 DIP8/SO8
UC3843B Ток 8,2 30 - - 1 500 100 DIP8/SO8
UC3844B Ток 11 30 - - 1 500 50 DIP8/SO8
UC3845B Ток 8,2 30 - - 1 500 50 DIP8/SO8
L6566A Змішане 8 23 4,95 5,05 0,8 300 70 SO16
L6566B Змішане 8 23 4,95 5,05 0,8 300 70 SO16
L6668 Змішане 9,4 22 - - 0,8 105 75 SO16

SG2525A/SG3524/SG3525A - серія керованих напругою ШІМ-контролерів (рис. 1) з фіксованою частотою перетворення, спеціально спроектованих для побудови будь-яких типів імпульсних джерел живлення (згідно із заявою компанії-виробника) і дозволяють до мінімуму скоротити число необхідних зовнішніх компонентів.


ШИМ-контроллеры STMicroelectronics

Рис. 1. Призначення висновків ИС SG2525A, SG3525A і SG3524


Це стало можливим завдяки наявності вбудованого опорного джерела живлення (+5,1 В ± 1%), можливості керування частотою роботи зовнішньої RC-ланцюгом, тривалістю інтервалу «мертвого» часу - одним зовнішнім резистором, тривалістю часу плавного старту - одним зовнішнім конденсатором (висновок SOFT-START), вбудованим драйверам (± 200 мА) для управління зовнішніми силовими транзисторами або зовнішнім малопотужним трансформатором. Крім усього вищевказаного, в ІС передбачена можливість синхронізації декількох джерел від одного зовнішнього тактового сигналу (висновок SYNC) і захисту по струму зовнішніх силових транзисторів (висновок SHUTDOWN). Область застосування - практично будь-DC / DC-конвертер малої і середньої потужності (рис. 2 і рис. 3).


ШИМ-контроллеры STMicroelectronics

Рис. 2. Типова схема включення SG3524 в складі двотактного перетворювача з середньою точкою


ШИМ-контроллеры STMicroelectronics

Рис. 3. Типова схема включення SG3524 в складі обратноходового перетворювача


UC2842B/3B/4B/5B і UC3842B/3B/4B/5B-популярна серія малогабаритних ШІМ-контролерів з фіксованою частотою перетворення та управлінням струмом, розміщених в 8-вивідних корпусах SO і MiniDIP (рис. 4).


ШИМ-контроллеры STMicroelectronics

Рис. 4. Призначення висновків ИС серії UC2842B/3B/4B/5B і UC3842B/3B/4B/5B


Незважаючи на те, що вона випускається вже близько 10 років, як і раніше залишається однією з найбільш затребуваних серій в основному завдяки низькій вартості і високої надійності, частково завдяки простоті реалізації. Призначені для побудови однотактний DC / DC-перетворювачів з вхідною напругою до 8,2 ... 30 В. Наявність RC-генератора (частота роботи до 500 кГц), вбудованого потужного драйвера (± 200 мА) для управління зовнішнім польовим або біполярним транзистором, вбудованого термостабілізовані опорного джерела +5 В ± 1% дозволяють будувати на основі ІВ цієї серії обратноходовие джерела живлення з необхідним набором захисних функцій - захист від перенапруги на вході, захист зовнішнього силового транзистора по струму, температурний захист ІВ. Для виключення помилкового спрацьовування вбудованого компаратора по струму (Current Sense) через можливі перешкод, що виникають при перемиканнях зовнішнього силового транзистора, реалізований т.зв. режим блокування компаратора (Leading Edge Blanking) на фіксований час (близько 100 нс) з моментів перемикання транзистора (рис. 5).


ШИМ-контроллеры STMicroelectronics

Рис. 5. Структурна схема ШІМ-контролерів серії UC2842B/3B/4B/5B і UC3842B/3B/4B/5B


Особливість серії - управління по струму зовнішнього силового транзистора, що дозволяє виключити зі схеми додаткові гальванічно розв'язані ланцюга зворотного зв'язку (оптрон), що дозволяє в значній мірі зменшити габарити і вартість кінцевого DC / DC-перетворювача. Крім того, при побудові малопотужних перетворювачів (до 3 Вт) існує можливість виключення зовнішнього силового транзистора і використання замість нього вбудований вихідний драйвер. L5991/L5991A - серія ШІМ-контролерів з управлінням по струму, високою частотою роботи (до 1 МГц) і підвищеною функціональністю (рис. 6).


ШИМ-контроллеры STMicroelectronics

Рис. 6. Призначення висновків ИС серії L5991/L5991A


До відмітних особливостей ІС цієї серії належать: потужний драйвер з вихідним струмом до 1 А для управління потужним польовим транзистором, програмований плавний запуск, можливість синхронізації як по входу (Slave), так і після виходу (Master), вхід відключення з скороченням струму споживання до 120 мкА, можливість обмеження максимальної шпаруватості зовнішніми RC-ланцюгами, наявність режиму Standby, що підвищує економічність (робота з малим навантаженням або без неї). Серія створена для побудови потужних обратноходових DC / DC-перетворювачів. Для виключення помилкового спрацьовування вбудованого компаратора по струму (Current Sense) через можливі перешкод, що виникають при перемиканнях зовнішнього силового транзистора, реалізований т.зв. режим блокування компаратора (Leading Edge Blanking) на фіксований час (близько 100 нс) з моментів перемикання транзистора (рис. 7).


ШИМ-контроллеры STMicroelectronics

Рис. 7. Структурна схема ШІМ-контролерів L5991/L5991A


L6566A/L6566B/L6668 - серія багатофункціональних ШІМ-контролерів, спеціально спроектованих для роботи у складі обратноходових імпульсних перетворювачів напруги середньої і високої потужності (рис. 7). Відмінні особливості ІС: два режими роботи з вибору - режим з фіксованою частотою (Fixed Frequency - FF) і квазірезонансний режим (Quasi-resonant - QR). Частота роботи в режимі з фіксованою частотою, яка визначається номіналами зовнішньої RC-ланцюга. Додатковий вхід FMOD дозволяє працювати в режимі модуляції частоти, що дозволяє зменшити перешкоди від роботи джерела. У ІС вбудований джерело живлення з високовольтним входом, призначений для початкового запуску. Окремо варто відзначити особливості роботи ІС в квазірезонансном режимі, в якому джерело працює на межі режимів безперервного і переривчастого струму. Для цієї мети в силовому трансформаторі повинна бути передбачена додаткова обмотка, призначена для точного визначення моменту відкриття силового транзистора. У цьому режимі досягається максимальна ефективність перетворювача: на малих навантаженнях частота роботи низька, а втрати на силовому транзисторі мінімальні. На середній і великий навантаженні частота роботи збільшується до заданої частоти, яка визначається зовнішньої RC-ланцюгом. L6566A/L6566B/L6668 насамперед орієнтовані на застосування в складі одно-та багатоканальних AC / DC-перетворювачів середньої і високої потужності (рис. 8). Основними програмами є зовнішні блоки живлення ноутбуків, побутової техніки, що вбудовуються джерела живлення для промислової апаратури тощо


ШИМ-контроллеры STMicroelectronics

Рис. 8. Типова схема включення L6668 у складі обратноходового AC / DC-перетворювача


Висновок
На сьогоднішній момент сімейства ШІМ-контролерів компанії STMicroelectronics впевнено і міцно зайняли нішу в ряду недорогих надійних багатофункціональних, і в той же час простих в експлуатації імпульсних джерел живлення малої, середньої та великої потужності. Здебільшого їх можна зустріти як у звичайній побутовій техніці (комп'ютери, ноутбуки, DVD-проіривателі, РК-телевізори і монітори і т.п.), так і в складній промислової та медичної апаратури. Однією з причин цього стала вельми низька ціна при високій функціональності в малогабаритних 8 - і 16-вивідних SO-і DIP-корпусах, високої надійності з збільшеним життєвим циклом (відповідно до досвіду багатьох розробників). Велика популярність деяких серій, що зберігається ось вже більше десяти років, дає певну гарантію виробникам джерел живлення, що ШІМ-контролери від STMicroelectronics не будуть зняті з виробництва ще довгі роки.
 
Для тебя