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.