Как купить...

ICQ: 624305018

Импульсные понижающие регуляторы компании National Semiconductor

Что касается бытовых устройств с питанием от сети 110 или 220 В, таких как телевизоры, музыкальные центры и прочие, то для них существует огромное множество контроллеров высоковольтных импульсных источников питания, благодаря применению которых диапазон входных напряжений от 80 до 240 В - уже не проблема. В этой области все решилось быстрее, в том числе, за счет невысоких частот преобразования. А как насчет силовых сетей более низких напряжений, таких как автомобильные или телекоммуникационные сети? Начать беседу можно с понижающих неизолированных регуляторов напряжения. Обратимся к несомненному лидеру в разработке и внедрению DC/DC-контроллеров и регуляторов с широчайшим диапазоном входных напряжений - компании National Semiconductor.

Для начала обозначим некоторые понятия, относящиеся к DC/DC-преобразователям от National Semiconductor и прочих производителей аналогичных по назначению приборов. Собственно, «DC/DC» преобразует из постоянного тока в постоянный. Как ни странно, но понятие «DC/DC» американские производители относят только к импульсным преобразователям. Пусть так и будет, даже несмотря на то, что внутри импульсного преобразователя постоянным, то есть непрерывным током «мало где пахнет». А что такое «контроллер» и кто такой «регулятор»? В устоявшемся понимании интегральная схема «регулятор» от простого «контроллера» отличается встроенными выходными силовыми элементами, такими как силовой транзистор или диод. Другими словами, интегральная схема «регулятор» по своей топологии намного ближе к законченному решению.

Как уже говорилось, в номенклатуре компании National Semiconductor существует множество ИС для понижающих DC/DC-преобразователей с широчайшими диапазонами входных напряжений (до 90 вольт!). Мы возьмем самую большую и заслуживающую особого внимания группу преобразователей, относящуюся к семейству «Simple Switcher». Почему это семейство заслуживает первоочередного внимания? Ответ находится в самом названии семейства: все ИС этой группы внешне очень просты и требуют минимального количества обвязки. А если учесть уровень технической поддержки в виде доступного на сайте компании программного обеспечения для расчета элементов схемы преобразователя, то эти микросхемы можно смело отнести к системе «установил - задействовал - работает».

National Semiconductor подразделяет ИС для понижающих конвертеров на три подгруппы:

- преобразователи с максимальным входным напряжением более 25 В;

- преобразователи с максимальным входным напряжением от 7 до 25 В;

- преобразователи с допустимым входным напряжением менее 7 В.

Нас интересует подгруппа с самым широким диапазоном входных напряжений. Итак, возьмем на рассмотрение все ИС понижающих неизолированных преобразователей с максимальным входным напряжением более 25 В, относящиеся к семейству «Simple Switcher». По этой выборке на сегодняшний день получается список позиций, отображенный в таблице 1. Отмечу, что все ИС этой группы являются именно регуляторами.

Рассмотрим более подробно некоторые ИС из таблицы 1.

Диапазон входных напряжений для этих микросхем составляет от 4 до 40 В (для LM2574..) и до 60 В (для LM2574HV..)! Для заказа доступны варианты с фиксированными значениями выходных напряжений 3,3 В; 5 В; 12 В; 15 В, а также вариант с регулируемым выходом. Прибор требует минимального количества внешних компонентов, что показано на типовой схеме включения (рис. 1). Порядковые номера выводов LM2574 на рисунке 1 указаны для версии в корпусе MDIP-8.

Как видно из типовой схемы включения, регуляторы этой серии предельно просты в подключении. Внутри же LM2574 далеко не проста: помимо стандартных ШИМ-узлов, генератора фиксированной частоты 52 кГц и силового транзистора, ИС содержит ограничитель тока выходного ключа, цепь защиты от превышения температуры и схему переключения в «спящий режим». На схеме у LM2574 можно заметить два «земляных» GND-вывода, это сделано для более правильной трассировки печатной платы. Один из выводов «силовой», другой вывод - от внутренних сигнальных цепей. Для того чтобы задействовать регулируемую версию LM2574, необходимо изменить схему включения так, как это показано на рисунке 2. Делитель из резисторов задает выходное напряжение исходя из того, что источник опорного напряжения внутри микросхемы настроен на напряжение 1,23 В (оно же должно получиться на нижнем резисторе делителя).

Рис. 2. Организация обратной связи при подключении регулируемой версии LM2574 (ADJ)

LM2574, как, впрочем, и все импульсные регуляторы семейства «Simple Switcher» - отличная замена линейных регуляторов типа «78XX» в приложениях, где возможна значительная разность входного и выходного напряжения. Внедрение такого импульсного регулятора позволит значительно расширить диапазон входных напряжений и резко повысить КПД устройства. На первый взгляд может показаться, что такое решение будет дороже по стоимости, но для начала я предлагаю вспомнить о недешевом и технологически «неудобном» в производстве радиаторе. В случае с LM2574 радиатор вам не потребуется. Также, я думаю, у каждого найдутся простые способы подсчитать экономическую выгоду от внедрения устройства, менее требовательного к входному питанию, но с более энергетически эффективной работой и со значительно меньшими габаритами.

На рисунке 3 показана зависимость эффективности преобразования законченного понижающего DC/DC-преобразователя на базе LM2574HV от входного напряжения при различных напряжениях и токах в нагрузке. Разумеется, в небольших пределах КПД будет зависеть от типа выбранного дросселя и фильтрующих конденсаторов.  

Рис. 3. Зависимость КПД преобразователя LM2574 от входного напряжения при различных токах и напряжениях на выходе

Микросхемы серии LM2574 доступны в двух корпусах - 8-выводном DIP и 14-выводном широком (Wide) SOIC.

LM2594 - аналогичные LM2574 по структуре импульсные регуляторы напряжения.

Отличие в основном состоит в значении частоты преобразования - у LM2594 она равна 150 кГц. Второе важное отличие - наличие малогабаритного 8-выводного узкого (Narrow) корпуса SOIC. При более высокой частоте преобразования нам потребуются меньшая выходная индуктивность и емкость. Благодаря этим отличиям разработчик может дополнительно снизить занимаемую площадь печатной платы. Но важно помнить, что у ШИМ-регуляторов с фиксированной частотой при малых нагрузках потери на переключение будут преобладать над потерями прямой проводимости. Соответственно, если устройство работает в условиях переменной нагрузки, когда потребляемые токи могут на длительное время уменьшаться, то в этом случае, все-таки, более целесообразно выбрать низкочастотные версии регуляторов.

LM267х - стабилизаторы с входным напряжением от 8 до 40 В, выходными токами до 5 А и фиксированной частотой коммутации 260 кГц.

Режим управления - упреждающее регулирование по напряжению. Выпускаются варианты как с фиксированным значением выходного напряжения (3,3; 5,0 или 12 В), так и с регулируемым в пределах 1,2...37 В. Благодаря наличию встроенной коррекции цепи обратной связи достигаются хорошие параметры по точности выходного напряжения при минимальном числе внешних компонентов. Относительно высокая частота коммутации дает возможность уменьшить габариты элементов выходного фильтра.

Расшифровку наименования регуляторов от National Semiconductor можно видеть на рисунке 6.  

Рис. 6. Расшифровка наименования импульсных регуляторов National Semiconductor

Символы «HV» в наименовании указывают на высоковольтную версию регулятора (см. таблицу 1). Коды некоторых корпусов:

S - TO263

N - DIP

M - SOIC

MH - TSSOP EXP PAD

MT - TSSOP

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