Состояние заказа
  Зарегистрироваться
Новинки
Последние поступления

Микросхемы
Диоды, тиристоры, симисторы
Транзисторы
Конденсаторы
Резисторы, потенциометры
Защита электропитания и охлаждение
Соединители, разьёмы, переходники
Кнопки и Переключатели
Реле ,Контакторы, герконы, магниты,муфты
Пайка, сварка, инструмент,метизы
Освещение, индикация, LED,лампы
Компоненты бытовой техники
Компоненты для разработки и моделирован.
Приборы, диагностика
ДОМ,ДАЧА,приусадебный участок
Источники питания
Автоматизация процессов
Компонеты - Акустика, звук, ВЧ, НЧ
Энергетика, ЛЭП
Кабель, изоляция, наконечники, обжимки
Робототехника,привод,механика
справочная информация
условия поставки
контакты
о компании

Микросхемы для импульсных источников питания от компании Fairchild Semiconductor

 

Микросхемы для импульсных источников питания от компании FAIRCHILD SEMICONDUCTOR.

Алексей Арбузов
Инженер по применению Fairchild Semiconductor
Компания "ARROW Central Europe"

Можно сказать с уверенностью, что в мире не найдется ни одного электронного прибора, который не имел бы в своем составе источника электропитания.

За последнее десятилетие технология производства полупроводниковых микросхем достигла такого высокого уровня, что позволило разместить на одном кристалле микросхемы контроллер и мощный высоковольтный полевой транзистор с напряжением до 800В (!) и током до 15А! Это в свою очередь сделало возможным строить импульсные источники питания с выходной мощностью до 300 Ватт. При этом существенно сократилось количество элементов обвязки, значительно выросла надежность и технологичность всего источника, а также уменьшилось время на разработку.

Как правило, в преобразователях для стабилизации выходного напряжения используется широтно-импульсная модуляция (ШИМ или PWM). Основным недостатком данного способа управления является высокий уровень высокочастотных излучений (помех) и не очень высокий КПД, не более 88%. Подобные микросхемы производятся в большом количестве несколькими известными компаниями, такие как: Fairchild, Power Integration, Infineon, ON-Semiconductor, ST-Microelectronics.

В таблице 1 приведены результаты сравнения однотипных микросхем для построения AC/DC преобразователей вышеперечисленных компаний.

Таблица.1

Производитель Fairchild Power Integration STMicroelectronics. Infineon ONSemiconductor.
Параметры
Диапазон выходной мощности 380W 250W 50W 240W 23W
Максимальное напряжение транзистора 800V 700V 620V 800V 700V
Максимальный ток коммутации 15А 10А 3A 10A 1A
Способ управления:  ШИМ X X X X X
                                     ЧМ (Квази-резонанс) X        
Частота переключений 150кГц 132кГц <200кГц 100кГц 130кГц
Тип корпуса:  TO220-5 X X X    
                          DIP8 X X X X X
                          SO8   X      

Компания Fairchild (http://www.fairchildsemi.com) занимает лидирующее положение среди мировых производителей полупроводников для силовой электроники. Широкий ассортимент продукции позволяет удовлетворить все потребности производителей силового электронного оборудования, такого как: источники питания, системы управления всевозможными двигателями постоянного и переменного тока, индустриальная автоматика, телекоммуникационное оборудование, бытовая электроника и т. п.

В линейке продукции Fairchild есть микросхемы для построения импульсных источников питания, в диапазоне выходной мощности от единиц до сотен Ватт. Это микросхемы семейства Green FPS Family отвечающие современным мировым тенденциям повышения эффективности и экономии энергоресурсов. Отличительной особенностью данных микросхем от других, является тот факт, что вместо стандартного ШИМ здесь используется квазирезонансный метод управления. Это позволяет существенно снизить: во-первых, активные (динамические) потери энергии в мощном высоковольтном полевом транзисторе, что увеличивает в КПД на 3:5 %; а во-вторых, уменьшить уровень высокочастотных электромагнитных излучений, тем самым, упростив схемы фильтрации и подавления не желательных помех.

Возникает законный вопрос, а каким образом и за счет чего происходит снижение динамических потерь в транзисторе?

Для справки. Динамические потери разделяются на две части - потери в момент включения и выключения. Потери при включении обусловлены: во-первых, наличием тока во вторичной обмотке и временем восстановления выпрямительного диода, а во-вторых, высоким уровнем напряжения на стоке транзистора. Потери при выключении обусловлены: во-первых, наличием тока в первичной обмотке, а во-вторых, временем запирания транзистора.

Потери в момент выключения снижаются за счет дополнительного высоковольтного конденсатора, который подключается параллельно основному транзистору между стоком и истоком. Это приводит к тому, что транзистор выключается быстрее, чем на нем успевает измениться напряжение.

Потери в момент включения снижаются за счет: во-первых, к моменту включения прекратился ток во вторичной обмотке и полностью заперся выходной выпрямительный диод, а во-вторых, напряжение на стоке снизилось в несколько раз.

На рисунке 1 представлены диаграммы поясняющие работу квазирезонансного однотактного обратноходового преобразователя. Принцип работы основан на привязке (синхронизации) момента включения к наименьшей величине напряжения на стоке основного высоковольтного транзистора.

Список сокращений:
Vgs - напряжение между затвором и истоком.
Vds - напряжение между стоком и истоком.
Vro - напряжение обратного хода.
Vdс - постоянное напряжение питания.
Ids - ток через сток/исток.
Ipk - пиковое значение тока через сток/исток.


Рис. 1

На ниже приведенном рисунке 2, вы можете видеть функциональную схему микросхем данного семейства. В состав структуры входят такие узлы, как: схема синхронизации с внешним запуском, внутренний генератор с частотой переключений 45 кГц, схемы мягкого старта и перезапуска, схемы защиты от пониженного/повышенного напряжения питания, от перегрева кристалла (140°С), от короткого замыкания в нагрузке и холостого хода. Низкий ток пуска (25мкА) позволяет снизить мощность, потребляемую в режиме ожидания до 1Ватта. Микросхема выполнена в изолированном пятивыводном корпусе ТО-220-5. Наличие изоляционного покрытия позволяет крепить микросхему непосредственно к радиатору и предохраняет от возможного поражения электрическим током.

Список сокращений:
Sync - вход синхронизации
Drain - сток
Vcc - вход питания микросхемы
Vfb - напряжение обратной связи
GND - исток (земля)
Quasi-Resonant (QR) Switching Controller - Квазирезонансный контроллер
Soft Start - Схема мягкого старта
Threshold - Формирователь Гистерезиса
Vcc good - напряжение питания в норме
Axiliary Vref - схема включение опорного источника напряжения
Vref - источник опорного напряжения
Vsd - напряжение отключения
Vovp - порог отключения по напряжению
Voсp - порог отключения по току
Normal operation - нормальная работа
Burst Switching - холостой ход
Burst mode controller - контроллер холостого хода
OSC - генератор
TSD - схема выключения
PWM - формирователь сигнала ШИМ
Power Off reset - схема защиты от пониженного напряжения питания
Gate Driver - схема управления затвором


Рис. 2

На рисунке 3, приведена принципиальная схема источника питания построенного на микросхемах серии FSCQxx65RT. Как вы можете видеть, вся схема содержит минимальное количество элементов.



Рис. 3


Для упрощения выбора нужной микросхемы вы можете воспользоваться таблицей 2.

Таблица.2

Наименование Выходная мощность
Напряжение питания 230V(АС)+10% 85...265V(АС)
Конструктивное исполнение Открытая плата Открытая плата
FSCQ0565RT 70W 60W
FSCQ0765RT 100W 85W
FSCQ0965RT 130W 110W
FSCQ1265RT 170W 140W
FSCQ1465RT 190W 160W
FSCQ1565RT 210W 170W
FSCQ1565RP 250W 210W

Для помощи разработчикам и сокращения времени на проектирования, специалистами компании Fairchild были разработаны несколько программных продуктов для расчета ШИМ и квазирезонансных преобразователей. Данные программы находятся в свободном доступе на официальном сайте http://www.fairchildsemi.com . Там же, вы сможете найти примеры готовых источников питания и при желании заказать образцы и демонстрационные наборы для проектирования.

Всю дополнительную информацию о микросхемах данного семейства и других продуктах компании Fairchild вы сможете найти на официальном сайте http://www.fairchildsemi.com .


о компании   схемы   справочная информация   условия поставки   вопрос / ответ
 

Сенсор
компоненты   

WE
компоненты   

FIAMM
компоненты   

SIEMENS
компоненты   

2009–2017 ООО «Микроэлектроника»
Вся продукция сертифицирована.
тел. (351) 729-87-29
email:
создание сайтов