Микросхемы маломощного высоковольтного ШИМ-преобразователя ТЕА152х

November 8, 2010 by admin Комментировать »

Эти микросхемы выпускаются компанией Philips, поэтому, наверное, наиболее популярны в разнообразных DVD-плеерах, телевизорах (в качестве вспомогательного стабилизатора для ждущего режима), компьютерной периферии, микроконтроллерных устройствах и всего остального, где используются микросхемы Philips. При сравнительно невысокой стоимости эти микросхемы обладают превосходными характеристиками:

• встроенный мощный полевой транзистор с максимально допустимым обратным напряжением 650 В;

•             интегрированный ШИМ-контроллер, ширина импульса 75…0%;

•         рабочая частота ШИМ-контроллера изменяется в широких пределах с помощью внешних резистора и конденсатора;

•         встроенные схемы защиты от перегрузки (регулируемая), перегрева и короткого замыкания в нагрузке;

•         включение силового транзистора в момент минимального напряжения на его стоке (valley switching) – это уменьшает нагрузку на транзистор, увеличивает КПД и снижает помехи от работы преобразователя.

Рис. 1.21. Цоколевка микросхем для поверхностного монтажа

При указанной в табл. 1.1 мощности корпус микросхемы нагревается не выше 50 °С. Микросхемы выпускаются в 8-выводном корпусе типа DIP и 14-выводном корпусе для поверхностного монтажа SOIC (кроме ТЕА1523 – она только в DIP), цоко- левка показана на рис. 1.21.

Все микросхемы взаимозаменяемые, то есть в любом устройстве можно выпаять микросхему и впаять на ее место более «старшую», при этом не требуется никаких изменений на плате.

Основные характеристики микросхем этого семейства сведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1. Микросхемы высоковольтного импульсного преобразователя серии ТЕА152х

Микросхема Выходная

Максимальный Сопротивление Частота

 

 

канала, Ом

ток стока, А

(при 25 *С)

генератора, кГц

 

мощность, Вт,

 

 

 

 

 

при входном

 

 

 

 

 

напряжении, В

 

 

230

85…265

ТЕА1520

0…6

0…4

0,25

48

10…200

ТЕА1521

4… 10

2…6

0,5

24

10…200

ТЕА1522

7… 15

5… 12

1

12

10…200

ТЕА1523

10…20

8… 15

2

6,5

10…200

Схема внутреннего строения микросхем изображена на рис. 1.22, схема включения – на рис. 1.23.

Сразу после подачи сетевого напряжения конденсатор С4 заряжается током с вывода стока силового транзистора (вывод 8 микро-

Рис. 1.22. Схема внутреннего строения микросхем

 

Рис. 1 23. Схема включения

схемы) через внутренний ключ. После того как он зарядится до напряжения выше 9,5 В, генератор микросхемы запускается, она начинает «раскачивать» трансформатор Т1, и напряжение с его обмотки II подзаряжает конденсатор С4. Эта обмотка должна содержать такое количество витков, чтобы минимальное напряжение на ней (при отсутствии нагрузки) превышало 10 В, а максимальное (про полной нагрузке) было меньше 40 В. Так как микросхема 6 работающим генератором потребляет довольно большой ток – около 1,3 мА, такое решение – единственно возможное, иначе на микросхеме будет выделяться 300(B) х 1,3(мА) = 390(мВт), то есть почти половина максимально допустимой рассеиваемой мощности (1 Вт).

Частота генератора зависит от сопротивления внешнего резистора R3 и емкости конденсатора СЗ и должна быть выше 20 кГц (иначе преобразователь будет «свистеть»), но ниже 200 кГц – иначе возрастут потери и нагрев внутреннего транзистора микросхемы. При указанных на схеме номиналах этих элементов она оптимальная и равна 100 кГц. Генератор запускается только при напряжении питания (между выводами 1 и 2) выше 9,5 В и останавливается при понижении напряжения ниже 7,5 В.

Резистор R5 – датчик тока, его сопротивление в омах должно быть в 2 раза больше максимально допустимого выходного тока микросхемы. При увеличении падения напряжения на этом резисторе до 0,5 В сработает ограничитель тока и силовой транзистор принудительно закроется. Из-за этого выходное напряжение может понизиться.

Если же падение напряжения на резисторе R5 резко повысится до 0,75 В и выше (короткое замыкание обмоток трансформатора или в нагрузке) – сработает защита от короткого замыкания, микросхема отключится до тех пор, пока не отключат и снова подадут напряжение питания. Поэтому если микросхема в схеме блока питания какого-нибудь устройства внезапно начала отказываться работать – возможно, со временем повысился потребляемый устройством ток, и сразу после старта срабатывает защита от короткого замыкания. Чтобы проверить это предположение, достаточно уменьшить сопротивление резистора R5 на 20…50%. Если преобразователь заработает – нужно всего лишь поменять резистор R5 и, возможно, заменить микросхему DA1 на более мощную.

Резистор R6 подключен к входу детектора нуля. Благодаря ему уменьшается нагрузка на силовой транзистор (то есть он слабее греется) и уменьшается подмагничивание трансформатора Т1. Детектор нуля работает совместно с детектором понижения напряжения VALLEY и обеспечивает наиболее оптимальный режим работы силового транзистора.

В схеме ограничителя выбросов используются высоковольтный быстродействующий диод VD3 и импульсный стабилитрон VD2. Такая цепочка, при использовании качественных деталей, обеспечивает устройству примерно на 5% больший КПД, чем более привычный ограничитель на диоде и параллельно соединенных резисторе и конденсаторе. Рабочее напряжение диода должно быть не менее 600 В, время обратного восстановления – не более 50 не. Стабилитрон должен быть импульсным (Transient Voltage Suppression – TVS), с напряжением стабилизации 150…200 В. Его можно заменить на Р6КЕ160 и аналогичные, использовать обычные стабилитроны нельзя!

Стабилизация выходного напряжения организована через оптрон VOl. При увеличении выходного напряжения возрастает яркость светодиода оптрона, его фототранзистор увеличивает напряжение на выводе 4 микросхемы, и ширина импульсов ШИМ уменьшается вплоть до нуля. Для защиты схемы питания микросхемы рекомендуется параллельно выводам фототранзистора подключить любой стабилитрон (на схеме не показан) с напряжением стабилизации 20…25 В.

Для преобразователя с выходной мощностью 5 Вт и работой при сетевом напряжении в диапазоне 80…276 В рекомендуется использовать трансформатор на сердечнике CE133t или CE135t (Е13/7/4), количество витков в обмотке I – 135, индуктивность 1,8 мГн, число витков в обмотке II – 22, в обмотке III – 8.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты