КОСМОДРОМ - Электронные компоненты для разработки и производства - Харьков - Украина


 


Как купить...     

ICQ: 624305018
 

 

EnglishRussianUkrainian

Перейти в корзину

Серии источников питания HDR на DIN рейку с ультра-узкой формой корпуса и полным диапазоном входного напряжения 100-240 В переменного тока 15, 30, 60, 100 Ватт
HDR-15   HDR-30   HDR-60   HDR-100

Уважаемые покупатели. В связи с введенными ограничениями наши розничные магазины будут закрыты для посещения с 8-го по 25 января. Покупателям из Харькова рекомендуем оформить заказ на сайте с доставкой Новой Почтой в удобное для Вас отделение либо получить после оплаты готовый заказ в магазине по адресу Героев Труда 12 (сообщение о готовности заказа поступит по электронной почте).

 

Управление питанием от Texas Instruments

 

Импульсные понижающие DC/DC-преобразователи с интегрированным MOSFET-транзистором – одно из самых популярных решений для управления питанием. Высокий КПД, широкий диапазон входного напряжения, высокий выходной ток и компактные размеры источника питания – все это можно реализовать с помощью семейства преобразователей SWIFT™ компании Texas Instruments.

Выбор данного семейства преобразователей в качестве темы обсуждения обусловлен тем, что они подходят для широкого круга применений - от устройств с батарейным питанием до систем промышленной автоматики и телекоммуникационных устройств. Еще одной причиной выбора достаточно узкой тематики является то, что охватить все DC/DC-преобразователи в рамках одной статьи практически невозможно, на данный момент их у TI более 600! Мы попытаемся осветить общие критерии выбора того или иного преобразователя, некоторые проблемы, которые встают перед разработчиком при проектировании DC/DC-источника питания, показать интересные варианты их применения и технические особенности, которые отличают решения TI от решений других производителей.

Смотри так же управление питанием от Texas Instruments
- Понижающие DC/DC с интегрированным ключом для промышленной автоматики

Эволюция современных DC/DC-преобразователей идет по пути уменьшения габаритов конечного источника питания и повышения его эффективности. Требования по габаритам приводят к тому, что на рынке появляется все больше и больше преобразователей с высокой частотой преобразования (свыше 1 МГц) и MOSFET-ключом, расположенным на одном кристалле с контроллером. В первую очередь повышение частоты позволяет уменьшить габариты дросселя, однако при этом приходится ответственно подойти к выбору этого дросселя.

На практике на частотах преобразования свыше 300 кГц уже встает необходимость применения дросселей с особыми техническими характеристиками для обеспечения работы на высоких частотах. Компания Sumida, например, в своей линейке дросселей CDEP использует плоский провод с прямоугольным сечением для уменьшения скин-эффекта на высоких частотах. Отличным выбором высокочастотного дросселя является серия IHLP от компании Vishay, благодаря применению в них специальных неферритовых материалов удалось расширить диапазон рабочих частот до 5 МГц!


Таблица 1. Семейство преобразователей SWIFTTM  

Наименование

Uвх., В

Uвых., В

Iвых., А

Iсобств., мА

Синхр. выпр.

Fраб., кГц

Eco-mode™

Корпус

купить - жми на ссылку ниже

TPS5401/54040

3,5...42

0,8...39

0,5

0,116

100...2500

+

10MSOP PowerPAD

TPS54140/240

3,5...42

0,8...39

1,5/2,5

0,116/0,138

300...2500

+

10MSOP PowerPAD

TPS54060

3,5...60

0,8...57

0,5

0,116

100...2500

+

10MSOP PowerPAD, 10SON

TPS54160/260

3,5...60

0,8...57

1,5/2,5

0,116/0,138

300...2500

+

10MSOP PowerPAD, 10SON

TPS5410/20/30/50

5,5...36

1,23...31

1/2/3/5

3

500

8SOIC/8SO PowerPAD

TPS54225/325/425

4,5...18

0,76...5,5

2/3/4

0,8/0,85/0,85

+

700

14HTSSOP

TPS54226/326/426

4,5...18

0,76...5,5

2/3/4

0,8/0,85/0,85

+

700

+

14HTSSOP, 14QFN

TPS54320

4,5...17

0,8...15

3

0,6

+

200...1200

14QFN

TPS54620

4,5...17

0,8...15

6

0,6

+

200...1600

14QFN

TPS54327

4,5...18

0,76...7

3

0,85

+

700

8SO PowerPAD

TPS54328

4,5...18

0,76...7

3

0,85

+

700

+

8SO PowerPAD

TPS54350/550

4,5...20

0,9...12

3/6

5/9

+

250...700

16HTSSOP

TPS54521

4,5...17

0,8...15

5

0,6

+

200...900

14QFN

TPS54233

3,5...28

0,8...25

2

0,11

300

+

8SOIC

TPS54231/331

3,5...28

0,8...25

2/3

0,11

570

+

8SOIC

TPS54232/332

3,5...28

0,8...25

2/3,5

0,11

1000

+

8SOIC/8HSOIC PowerPAD

TPS56121/221

4,5 -14

0,6...12

15/25

2,5

+

300...1000

22SON

TPS54283/286

4,5...28

0,8...25,2

2 + 2*

1,8

300/600

14HTSSOP

TPS54383/386

4,5...28

0,8...25,2

3 + 3*

1,8

300/600

14HTSSOP

TPS55383/386

4,5...28

0,8...25,5

3 + 3*

1,8

300/600

16HTSSOP

TPS5429x

4,5...28

0,8...25,5

2,5 + 1,5*

1,65

300, 600, 1200

16HTSSOP

TPS54110/310

3...6

0,9...4,5

1,5/3

4,2/6,2

+

280...700

20HTSSOP

TPS54610

3...6

0,9...4,5

6

11

+

280...700

28HTSSOP

TPS54218/318 /418/618

2,95...6

0,8...4,5

2/3/4/6

0,35

+

200...2000

16QFN

TPS54317/337

3...6

0,9...3,3

3

6,2

+

280...1600

24VQFN

TPS54010

2,2...4

0,9...2,5

14

13

+

280...700

28HTSSOP

TPS54610

3...6

0,9...4,5

6

11

+

280...700

28HTSSOP

TPS54810

4...6

0,9...3,3

8

11

+

280...700

28HTSSOP

TPS54910

3...4

0,9...2,5

9

11

+

280...700

28HTSSOP

TPS54319

2,95...6

0,82...4,5

3

0,36

+

300...2000

16QFN

TPS54617/917

3...6/4

0,9...3,3/2,5

6/9

11

+

280...1600

34VQFN

TPS84620

4,5...14,5

1,2...5,5

6

 

+

480...780

BQFN

* – два выходных канала.

 

Для обеспечения высокой эффективности источника питания Texas Instruments применяет ряд технических решений. Во-первых, это использование встроенного MOSFET-транзистора с низким значением сопротивления «сток-исток» в открытом состоянии Rds(on) и малым значением суммарного заряда затвора (Qg). Во-вторых, для приложений, где требуется высокий ток нагрузки и малое значение выходного напряжения, TI предлагает преобразователи с синхронным выпрямлением. В-третьих, для сохранения высокой эффективности на малых токах нагрузки в ряде преобразователей предусмотрен режим Eco-modeTM - при сохранении постоянной тактовой частоты в режиме малой нагрузки преобразователь «пропускает» часть управляющих импульсов (pulse skipping). Еще одной важной составляющей эффективности DC/DC-источника питания, которой уделяют внимание многие производители, в том числе и TI, является собственное потребление микросхемы преобразователя.

Графическое сравнение эффективности преобразователей с синхронным и несинхронным выпрямлением представлено на рисунках 1 и 2. В качестве примера приведены: TPS54331 (несинхронное выпрямление) и TPS54325 (синхронное выпрямление). Разница в эффективности на малых токах нагрузки связана, прежде всего, с большим влиянием потерь на переключение в синхронном преобразователе, а также с тем, что на малых нагрузках TPS54331 переходит в режим Eco-modeTM (рисунок 1).

 

Сравнение эффективности TPS54331 и TPS54325 при Uвых = 2,5 В

 

Рис. 1. Сравнение эффективности TPS54331 и TPS54325 при Uвых = 2,5 В

  На больших токах преобразователь с синхронным выпрямлением имеет более высокий КПД при малых значениях выходного напряжения (рисунок 2) в силу того, что у несинхронного прямое падение напряжения на диоде становится сравнимо со значением выходного напряжения.  

Сравнение эффективности TPS54331 и TPS54325 при Uвых = 1,5 В

  Рис. 2. Сравнение эффективности TPS54331 и TPS54325 при Uвых = 1,5 В

Резюмируя вышесказанное, можно сделать вывод, что при выборе типа преобразователя следует сначала оценить характер нагрузки. Характеристики эффективности в зависимости от тока нагрузки, входного и выходного напряжений приведены в документации на любой преобразователь TI.

Семейство преобразователей SWIFTTM представлено в таблице 1.

Остановимся на описании наиболее интересных новинок. TPS5401 и TPS54060/160/260 в первую очередь выделяются очень широким диапазоном входного напряжения от 3,5 до 60 В и выходным током до 2,5 А у TPS54260. Частоту преобразования можно установить в диапазоне от 100 кГц до 2,5 МГц с помощью внешнего резистора. Не секрет, что многие производители (ST, ONS и другие) расширяют свои линейки DC/DC-преобразоваталей за счет выпуска микросхем со все более широким входным диапазоном напряжения и высоким выходным током, но TPS54260 на данный момент является безусловным лидером по соотношению этих параметров.
Эти выдающиеся характеристики использованы в полной мере в схеме на рисунке 3. Данная схема позволяет увелить ток нагрузки емкостного преобразователя напряжения, который очень часто используется в счетчиках электроэнергии, при этом такое решение привлекательно низкой себестоимостью. Повышение допустимого тока нагрузки особенно актуально в современных счетчиках, в которых применяются продвинутые интерфейсы (например, радиоканал).

 

 

Схема для увеличения выходного тока преобразователя на гасящем конденсаторе

  Рис. 3. Схема для увеличения выходного тока преобразователя на гасящем конденсаторе

 

Коротко поясним суть этой схемы. Полная мощность в вольт-амперах P(ВА) = URMS x IRMS. Для выполнения требований по ограничению собственного потребления счетчика 4ВА при напряжении сети 220В IRMS необходимо ограничить значением 17,4мА. При этом входная емкость вычисляется по формуле: С1= IRMS/(URMS x 2pf). При частоте сети 50Гц: C1 ≥ 240нФ. Постоянный ток на входе DC/DC-преобразователя после однополупериодного выпрямителя: IвхDC= (IAC x √2)/p. При IRMS= 17,4мА: IвхDC= 7,8мА. Для линейного стабилизатора IвыхDC= IвхDC, поэтому такой вариант источника питания может использоваться только для простейших счетчиков, у которых максимальный ток потребления находится в пределах 8мА.

Для импульсного преобразователя: IвыхDC = Pвых/Uвых, Pвых = Pвх x h, Pвх = UвхDC x IвхDC.

Таким образом, при использовании импульсного DC/DC-преобразователя выходной ток IвыхDC является функцией, зависящей от UвхDC и КПД. Собственно говоря, для большего выходного тока необходимо большее входное напряжение. На практике мы имеем результаты, показаные в таблице 2. Поскольку TPS5401 имеет максимальное входное рабочее напряжение 42 В, а TPS54060 - 60 В, то при использовании последнего можно получить более высокое значение выходного тока.


Таблица 2. Сравнение линейного и импульсных регуляторов в схеме с гасящим конденсатором  

Параметры

Iвых(max), мА (лин. рег.)

Iвых(max), мА TPS5401

Iвых(max), мА TPS54060

Pвых. < 4 ВА

8

35

49

Pвых. < 8 ВА

16

109

137

Еще одним интересным вариантом применения DC/DC-преобразователя серии SWIFTTM является источник питания мощных светодиодов с возможностью аналогового и ШИМ-димминга на базе TPS54160 (рисунок 4).  

Понижающий драйвер светодиодов на TPS54160

Рис. 4. Понижающий драйвер светодиодов на TPS54160


Данная схема примечательна прежде всего малым количеством элементов обвязки и возможностью использовать только керамические конденсаторы, отказавшись от электролитов. Схема расчитана на входное напряжение 24 В и номинальное выходое напряжение 14,8 В при токе 700 мА. Таким образом, возможно подключение одной линейки из четырех светодиодов последовательно в режиме 700 мА или двух линеек по 350 мА параллельно (например, светодиоды серий MX6 и MX3 от CREE, соответственно). Подробное описание можно найти по ссылке http://focus.ti.com/lit/an/slva374/slva374.pdf.

Для удобства расчета собственного источника питания светодиодов на базе TPS54x60 TI предлагает программу, реализованную в виде excel-файла, которая доступна по ссылке: http://focus.ti.com/docs/toolsw/folders/print/leddriver60vswift-calc.html.

Описанные выше примеры показывают, насколько разнообразными могут быть варианты применения одного и того же DC/DC-преобразователя вообще и семейства SWIFTTM в частности. В заключительной части статьи хотелось бы обратить внимание на позиции, обладающие впечатляющими характеристиками по величине выходного тока.

TPS54620 - выходной ток до 6 А, при достаточно широком входном и выходном диапазонах напряжений и максимальной частоте преобразоваиния до 1,6 МГц.

TPS56221 - выходной ток до 25 А! Выпускается в корпусе 22SON. Выход этой микросхемы стал возможен в связи с приобретением Texas Instruments компании Ciclon Semiconductor, которая являлась производителем MOSFET-транзисторов по технологии NexFETTM с самыми низкими значениями суммарного заряда затвора и сопротивления «сток-исток». Эти транзисторы интегрированы на кристалле преобразователя.

На данный момент финальным аккородом в эволюции DC/DC-преобразователей TI становится TPS84620. Фактически это микросхема-модуль, в которой интегрированы: контроллер с синхронным выпрямлением + MOSFET-транзисторы (по сути TPS54620), дроссель и часть остальной пассивной обвязки. Этот модуль обеспечивает выходной ток до 6 А, и все это в компактном корпусе BQFN (рисунок 5).  

Внешний вид TPS84620

Рис. 5. Внешний вид TPS84620

 
 

Поставляемые компоненты











ATmega STM32 ADUM MAX232 GAINTA Светодиодные лампы Источники питания CREE International Rectifier stm8 G5LA RS-232 Драйвер светодиода RS-485 USB ATTINY CORTEX JTAG Плата SENSOR Honeywell Talema Программатор OMRON G2RL Sumida Analog Devices WINSTAR Радиаторы  G6D LUKEY MAXIM MDR STTH EEPROM NXP Индикаторы AVR GEYER IRF IRG4 G2R IGBT GPS GSM G6K MICRA Контактная плата Microchip TDA CTQ DISCOVERY резонатор G5LE ADM485 паяльник RASPBERRY линза ГЕРКОН Осциллограф P10CU RCH TNY TOP ХИМИЯ SMARTPROG2 G6Y металлоискатель WAGO DEGSON DSO QUAD MP-S300B ИОНИСТОР arduino BNC Варистор Прожектор CHRONOS Клавиатура supersilent тумблер соленоид strada chemet RJ-45 c8051 BOURNS G6R 91sam7s G5NB ATMEL ALPR Sunon EPM G5Q sonar G6B MSP430 UDS HIH LPC zl320 AD711 7805 STP JADE II PTC D-SUB MAX44 sim900 uni-s UNI-M Allegro cosmo pic24 ATXmega TMS320 переключатель датчик тока датчик усилия 1N4007 ds18b20 Батарейный отсек шаговый двигатель сервопривод AT89C AT89S AT90PWM AT90CAN AT90USB AT91SAM DRP разрядник bourns Texas Instruments АКЦИЯ XML-2 HE-1202 EPS-15 Детектор газа OSRAM sht 3590s cny arpl lmv mc33 ST-LINK rail-to-rail BEEPROG корпус герметичный hf41f pinguino pickit TFT Bright LED WIELAND STM32VLDISCOVERY TE Connectivity skkt TR91 EPM3 M24LR-DISCOVERY NCR Держатель светодиода SMAJ WG12864 Индикаторный светодиод zl322 TIP Радиатор ADG TLP WG320240 TACT 74LVC RS-15 PIC16 NS25 MOC MMBT MPSA MCDR P6KE STM32F4 TFM CXA2011 MC34 MBRS SMBJ MURS MBRA 78L05 KXO-210 FTDI KBPC IRLR IRFP AT24 P10AU ACS712 SN74HC G5V 78L12 LM358 IRF3205 LM2575 BT137 AD7705 WH1602 78L12 3842 TECAP PIC18 G6Z PC817 STM32F3 MPX MCP6 WH1604 KX-3H FNR CDRH BT134 STW R16110 PIC10 1.5ke zl201 AT45 BTA DEGSON DS13 EmKit STM32F1 XML SMCJ ULN2803 TPIC CNC Driver Лента 5050 RUEF hcpl HEF HFA IDC IRFZ MBR XBDA MCP M-PCB NCP TFF Хлорное железо P6AU ULN2003 NES WH2004 HCF ToyoLED BTB ADM 3296 LM317 PIC12 NS39 MUR L78xx KSDA ISO7 IRLZ IR21xx HopeRF XTEA STM32F0 24C16 KX-K LM324 Стеклотекстолит KX-49 IRLML Энкодер RXEF NTC NE5532 LM1117 MJE LMX Лента светодиодная RFM qss960 POSITIV 20 zl210 STM32F2 E30361 BZV55 G6S BAV99 zl262 CYNEL Мастер Кит zl263 MOSFET Двигатели POLOLU EEMB EPCOS solar sma  ON Semiconductor National Fairchild FreeScale WIZNET Vishay ZETEX AVAGO RGB wdr

^ Наверх

Электронные компоненты для разработки и производства. Харьков, Украина

  Украинский хостинг - UNIX хостинг & ASP хостинг

радиошоп, radioshop, радио, радиодетали, микросхемы, интернет, завод, комплектующие, компоненты, микросхемы жки индикаторы светодиоды семисегментные датчики влажности преобразователи источники питания тиристор симистор драйвер транзистор, диод, книга, приложение, аудио, видео, аппаратура, ремонт, антенны, почта, заказ, магазин, интернет - магазин, товары-почтой, почтовые услуги, товары, почтой, товары почтой, каталог, магазин, Internet shop, база данных, инструменты, компоненты, украина, харьков, фирма Космодром kosmodrom поставщики электронных компонентов дюралайт edison opto светодиодное освещение Интернет-магазин радиодеталей г.Харьков CREE ATMEL ANALOG DEVICES АЦП ЦАП