Схемотехника микросхем управления импульсными источниками питания – Полупроводниковая силовая электроника

May 21, 2015 by admin Комментировать »

В табл. 3.7 приведены основные технические характеристики базовой серии отечественных микросхем управления импульсными источниками питания с перечнем имеющихся в их составе различных встроенных (embedded) устройств защиты.

Кратко рассмотрим основные схемотехнические особенности этих типовых представителей базовой серии отечественных микросхем управления импульсными источниками питания.

IL494. Микросхема работает на основе ШИМ-модуляции при фиксированной частоте и позволяет посредством применения двух управляющих сигналов изменять скважность выходных прямоугольных импульсов. Коэффициент заполнения выходного сигнала может меняться от 0 до 45%. В схеме имеются два выходных каскада, которые могут работать как в двухтактном, так и в параллельном режимах. Частоту импульсов можно изменять в пределах от 1 до 300 кГц с помощью внешних элементов (резистора и конденсатора) (рис. 3.38).

Рис. 3.38. Функциональная схема ИМС IL494

Основные схемотехнические особенности и выполняемые функции микросхемы:

—                      ИМС ШИМ-контроллера реализована по классической схеме;

—                      имеется выбор режима работы выходных каскадов;

—                      рабочая частота до 300 кГц определяется внешней R-C цепью.

ILA4605-2. Микросхема работает на основе ШИМ-модуляции и позволяет посредством управляющего сигнала изменять скважность выходных прямоугольных импульсов (рис. 3.39). Эта микросхема имеет порог включения/выключения соответственно 12 В/5 В. Микросхема не имеет генератора с фиксированной частотой, и каждый следующий импульс на выходе появляется после разряда энергии, запасенной в сердечнике трансформатора. Для определения этого момента в микросхеме имеется специальный вход, на который подается сигнал со вторичной обмотки трансформатора. Частота работы зависит также от значений элементов внешней R-C цепи.

Рис. 3.39. Блок-схема ИМС ILA4605-2

Основные схемотехнические особенности и выполняемые функции микросхемы:

—                      управление количеством энергии, передаваемой во вторичную цепь;

—                      «мягкий» старт;

—                      гистерезис по питанию (UVLO);

—                      защита от перегрузок и от короткого замыкания в нагрузке (ОСР, OLP);

—                      выключение при низком напряжении питания сети;

—                      защита от высокого напряжения питания сети (OVP);

—                      защита кристалла микросхемы от перегрева (ОТР);

—                      рабочая частота до 100 кГц определяется внешней R-C цепью.

На рис. 3.40 представлена полная электрическая схема энергосберегающего высоконадежного импульсного источника питания, спроектированного на основе этой микросхемы.

Рис. 3.40. Электрическая схема источника питания на базе ИМС ILA4605-2

IL3842A, IL3844. По функциональному назначению это контроллеры импульсного источника питания с дополнительной обратной связью по току и с фиксированной частотой, которая задается внешними элементами (резистором и конденсатором). Микросхемы IL3842A, IL3844 имеют защиту с гистерезисом блока опорного напряжения от пониженного напряжения питания, ограничение тока в каждом цикле, программируемый максимальный коэффициент заполнения выходного сигнала. Микросхемы IL3842A и IL3844 отличаются максимальными коэффициентами заполнения выходного сигнала: 96% и 48%, соответственно. Эти микросхемы имеют порог включения/выключения соответственно 16В/10В.

Основные схемотехнические особенности и выполняемые функции микросхем:

—                      ИМС ШИМ-контроллера реализована по схеме с дополнительной обратной связью по току;

—                      гистерезис по питанию (UVLO);

—                      защита от перегрузок и от короткого замыкания в нагрузке (ОСР, OLP);

—                      выключение при низком напряжении питания сети;

—                      защита от высокого напряжения питания сети (OVP);

—                      рабочая частота до 500 кГц определяется внешней R-C цепью.

На рис. 3.41 представлена принципиальная электрическая схема импульсного высоконадежного энергосберегающего источника питания, спроектированного на основе микросхемы IL3842A.

IL44608 — высокоэффективный контроллер импульсного источника питания. Это высоковольтная схема с интегрированным источником стартового тока (рис. 3.42) и генераторной емкостью, требующая использования небольшого количества внешних элементов и обеспечивающая гибкость применения и высокую эксплуатационную надежность. Кристалл микросхемы изготавливается по высоковольтной 500 В БиКДМОП технологии.

Основные схемотехнические особенности и выполняемые функции микросхемы:

—                      ИМС ШИМ-контроллера реализована по схеме с дополнительной обратной связью по току и с применением оптрона в обратной связи;

—                      защита от размагничивания сердечника трансформатора (детектор нулевого тока);

—                      гистерезис по питанию (UVLO);

—                      защита от перегрузок и от короткого замыкания в нагрузке (ОСР, OLP);

—                      выключение при низком напряжении питания сети;

—                      защита от высокого напряжения питания сети (OVP);

—                      защита кристалла микросхемы от перегрева (ОТР);

рабочая частота фиксированная 40, 75, 100 кГц определяется внутренней R-C цепью.

Рис. 3.41. Электрическая схема источника питания на базе ИМС IL3842A

Рис. 3.42. Функциональная схема ИМС 1L44608Микросхема серийно выпускается в трех модификациях, отличающихся частотой генератора. ИМС IL44608N40, IL44608N75, IL44608N100 имеют фиксированную рабочую частоту 40 КГц, 75 КГц, 100 КГц, соответственно. Частота задается внутренними емкостью и резистором. По сравнению, например с более ранними микросхемами управления импульсными источниками питания ILA4605, 1L3842A, IL3844, микросхема типа IL44608N позволяет создать, например, источник питания для телевизора или монитора (рис. 3.43) с примерно в три раза меньшей мощностью потребления в дежурном режиме из-за исключения внешнего запускающего резистора и наличия оригинального встроенного высоковольтного источника стартового тока, который отключается сразу после запуска микросхемы.

Рис. 3.43. Электрическая схема источника питания на базе ИМС IL44608

Основные характеристики микросхем управления импульсными источниками питания ILP223, ΙΖΡ233, ΙΖΥ266 приведены выше в табл. 3.7. Кристаллы микросхем изготавливается по высоковольтной 700 В БиКДМОП технологии, что позволяет обеспечить низкое значение собственного тока потребления (на уровне от 0,32 до 2 мА), встроить непосредственно на кристалле входной высоковольтный запускающий блок и мощный выходной ДМОП транзистор.

IL34262N — микросхема контроллера коэффициента мощности. Как известно, полезная мощность создается лишь током, синфазным с входным напряжением. Коэффициент мощности — это отношение активной мощности к полной. Микросхема IL34262N была специально спроектирована для использования в качестве первичного преобразователя в системах электронного балласта и в схемах автономных преобразователей мощности. Отличительными особенностями данной интегральной микросхемы является наличие внутреннего таймера запуска для автономных схем применения, одного квадрантного умножителя для получения коэффициента мощности, близкого к единице, детектора нулевого тока для обеспечения критической проводимости функционирования, усилителя ошибки, схемы быстрого старта для оптимизации режима запуска, внутреннего источника опорного напряжения на ширине запрещенной зоны, компаратора контроля тока и двухтактного выходного каскада для управления мощным МОП транзистором.

Пример построения устройства корректора коэффициента мощности с использованием микросхемы IL34262N показан на рис. 3.44. Данное устройство работает при диапазоне входного переменного напряжения от 90 до 268 В и обеспечивает выходную мощность 175 Вт (400 В при 440 мА) с соотнесенным коэффициентом мощности приблизительно 0,989.

Следует упомянуть и микросхему IL6562D, которая имеет одинаковое назначение выводов с IL34262N. Она является однокаскадным ШИМ-контроллером со встроенным корректором коэффициента мощности со стабилизацией по току. Значение максимальной мощности источника питания зависит от параметров внешнего ключевого транзистора и габаритной мощности трансформатора и составляет от нескольких десятков до 250 Вт.

Выходной каскад вентиля управления с двумя устойчивыми состояниями, с большим выходным вытекающим и втекающим током применим для управления мощным MOSFET или IGBT транзисторами.

Микросхема IL6562D характеризуется предельно низким током потребления (не более 70 мкА до включения и не более 5 мА в рабочем режиме) и включает функцию блокировки. Для сравнения аналогичные параметры ИМС IL34262N — не более 400 мкА до включения и не более 20 мА в рабочем режиме. Данное преимущество ИМС IL6562D достигнуто тем, что ее кристалл изготавливается по БиКДМОП технологии, позволяющей сочетать преимущества биполярной, КМОП и ДМОП технологий (см. гл. 5). Схема электрическая структурная ИМС IL6562D приведена на рис. 3.45.

Вышерассмотренные микросхемы управления импульсными источниками питания и импульсных стабилизаторов позволяют создавать современные малогабаритные импульсные источники питания для широкого класса аппаратуры бытового и промышленного применения.

Рис. 3.44. Электрическая схема контроллера коэффициента мощности на 175 Вт на базе ИМС IL34262N

Рис. 3.45. Блок-схема ИМС IL6562D, где: Al, А6 – компараторы; А2 – усилитель ошибки; АЗ – триггер Шмидта; А4 – детектор нулевого тока; А5, А7 — логические элементы «И»; А8 — триггер; С1 — конденсатор емкостью 5 пФ; G1 — источник опорного напряжения от 1,6 до 2,1 В; Rl, R2, R3 – резисторы; VD1, VD2 – стабилитроны; VD3 – защитный диод; VT1, VT2 – выходные транзисторы

Источник: Белоус А.И., Ефименко С.А., Турцевич А.С., Полупроводниковая силовая электроника, Москва: Техносфера, 2013. – 216 с. + 12 с. цв. вкл.

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