کنترل کننده ضربه مروری بر مدارهای منبع تغذیه مدرن

بازار مدرن منبع تغذیه به توسعه دهنده طیف گسترده ای از محصولات الکترونیکی مختلف را ارائه می دهد که هر یک کم و بیش آماده برای حل وظایف محول شده به مهندسان هستند. هدف این مقاله بررسی و کمک به انتخاب بهترین راه حل ها از میان پیشنهادات شناخته شده ترین بازیگران بازار است منابع تکانهتغذیه.

معرفی

پیش از این، سیستم های قدرت در نمودار عملکردی در مرحله طراحی اغلب در مرحله نهایی مورد توجه قرار می گرفتند، بسیاری از متخصصان توانایی خود را برای بهبود محصول به طور کلی دست کم گرفتند. که در اخیراروند توسعه صنعت الکترونیک وظایفی مانند کاهش مصرف انرژی، ویژگی های وزن و اندازه، زمان توسعه و هزینه نهایی محصول را در پیش زمینه توسعه دهندگان قرار داده است. چنین الزاماتی نگرش زمانی ثانویه به واحدهای منبع تغذیه دستگاه را تغییر داده است، زیرا از بسیاری جهات به آنها بستگی دارد که توانایی محصول نهایی برای رقابتی بودن، مقاومت در برابر الزامات سخت بازار، بستگی دارد.

تا به امروز، موقعیت پیشرو در این زمینه به طور سنتی توسط Power Integration اشغال شده است. محصولات این شرکت به خوبی شناخته شده است، فناوری کاربرد بارها و بارها مورد استفاده قرار گرفته است، که عاملی است که در جهت آن از مقیاس ها بیشتر است.

برای محصولات رقیب، پیشنهاد منبع تغذیه Fairchild Semiconductor را در نظر بگیرید. این شرکت با ارائه راه حل های کم هزینه، باکیفیت و چند منظوره مدت زیادی است که خود را در زمینه الکترونیک قدرت تثبیت کرده است. به عنوان یک قاعده، محصولات این سازنده بر روی مناطقی متمرکز می شوند که به درجه بالایی از قابلیت اطمینان و عملکرد نیاز دارند.

منابع تغذیه

تقریباً همه محصولات در صنعت الکترونیک به برق DC نیاز دارند باترییا منبع تغذیه علاوه بر این، اکثر دستگاه ها نیاز به کیفیت آن را افزایش داده اند. ولتاژ باید تنظیم شده و از امواج ناشی از آن محافظت شود. سه نوع مبدل قدرت وجود دارد:

• مبدل DC\DC;
• منبع تغذیه AC\DC؛
• اینورتر DC/AC.

منبع ایده آل باید ولتاژهای مورد نیاز را با وجود تغییر در دمای محیط، بار یا ولتاژ ورودی تولید کند. با این حال، باید 100٪ کارآمد باشد. روی انجیر 1 می توانید کاستی های یک منبع تغذیه واقعی را ببینید.

برنج. 1. منبع تغذیه واقعی

تا به امروز، خطی و وجود دارد. تبدیل پالس به دلیل راندمان بالا و چگالی توان آن جالب است. جدول برخی از ویژگی های اصلی منابع تغذیه خطی و سوئیچینگ را با هم مقایسه می کند. پایداری ولتاژ و جریان معمولاً با منابع تغذیه خطی بهتر است، گاهی اوقات با یک مرتبه بزرگی، اما منابع تغذیه سوئیچینگ اغلب از تنظیم کننده های خروجی خطی برای بهبود پارامترهای ولتاژ خروجی استفاده می کنند.

جدول. مقایسه منابع تغذیه سوئیچینگ و خطی

در نهایت، منابع تغذیه سوئیچینگ محدوده ولتاژ ورودی وسیع تری دارند. محدوده ولتاژ ورودی منابع تغذیه خطی معمولاً از 10 درصد مقدار اسمی تجاوز نمی کند که تأثیر مستقیمی بر راندمان دارد. برای منابع پالسی، تأثیر تغییر ولتاژ ورودی بر راندمان بسیار کم است یا اصلاً وجود ندارد و طیف وسیعی از ولتاژهای ورودی کار با تغییرات شدید ولتاژ شبکه (تا 40٪) را ممکن می‌سازد. . متداول ترین مورد استفاده (به دلیل مزایای آن) مدار مبدل فلای بک است (شکل 2). میکرو مدارهای زیادی برای کنترل این مبدل ها ایجاد شده است. هر دو ریز مونتاژ وجود دارند که از ترانزیستور قدرت خارجی استفاده می کنند و یک عنصر قدرت را در ترکیب خود قرار می دهند که باعث کاهش ابعاد آن می شود.

برنج. 2. طرح مبدل فلای بک با ترانسفورماتور منطبق و ایزولاسیون گالوانیکی

در گذشته نه چندان دور، اجرای روش مدولاسیون عرض پالس و کنترل ویژگی ها با هزینه عناصر گسسته انجام می شد. ظاهر مدارهای مجتمعبا بر عهده گرفتن این توابع، روند توسعه را بسیار ساده کرد و چندین بار کاهش داد ابعادمنابع برق (شکل 3). Power Integrations و Fairchild Semiconductor پیشرو در تولید مدارهای کنترل منبع تغذیه یکپارچه هستند.

برنج. 3. تکامل منابع تغذیه

یکپارچه سازی قدرت تنظیم کننده های ولتاژ

در اینجا شما بی تاب هستید تا از خود یک چراغ ال ای دی قدرتمند بسازید که چشمک بزند و برق بزند. بله، حتی در RGB و هموار. شما این مورد را جمع آوری کردید، به تعداد کانال هایی که باید هدایت کنید نگاه کردید و در مورد آن فکر کردید ...

▌مشکل PWM چیست؟
بله، همه چیز با او خوب است، فقط معمولاً فقط چند کانال سخت افزاری وجود دارد. و نرم افزار PWM دارای معایبی است. بله، شما می توانید آن را روی پایه فقط با استفاده از یک تایمر برای مونتاژ یک PWM چند کاناله استفاده کنید، اما چند تماس وقفه خواهیم داشت؟

هر جبهه فردی به وقفه تغییر سطح خود نیاز دارد. و تصور کنید که ما این کانال ها را نه 4، بلکه 40 خواهیم داشت؟ یا 400؟ بله، کنترلر از وقفه ها خارج نمی شود. وقفه ها روی یکدیگر همپوشانی دارند و باعث ایجاد لرزش می شوند. ناگفته نماند که همه این کانال ها برای هر تغییری در چرخه وظیفه باید بر اساس مدت زمان مرتب شوند. به طور کلی، هنوز هم احمقانه خواهد بود.

▌BAM ما را نجات خواهد داد
اما یک راه حل وجود دارد. این روش BAM نام دارد. ماهیت آن این است که بار را با پالس ها، ذره ذره، با مدت زمان برابر با وزن تخلیه روشن می کنیم.

در نتیجه گسستگی بالایی داریم اما در عین حال برای هر تعداد کانال فقط ۷ وقفه داریم. با توجه به رتبه ها.

همه چیز مانند PWM معمولی یکپارچه شده است. اما تعدادی از تفاوت های ظریف وجود دارد:

1. فرکانس شناور می شود و در دبی های کوچک بالا می رود. برای یک LED یا یک پد گرمایش، آن را نمی دهد. اما من موتور یا برخی از بارهای دیگر را با عناصر واکنشی مانند سیم پیچ یا مخازن با چنین سیگنال تغذیه نمی کنم.
2. هنگام حرکت از مقیاس کوچک به مقیاس بزرگ، سوسو زدن مشاهده می شود. اما این را می توان با جزئیات زیر بررسی کرد.
3. بهتر است وزن را از بزرگتر به کوچکتر بدهید، بنابراین تأثیر نقطه دوم کمتر قابل توجه است.

ریز مدار برای سوئیچینگ منابع تغذیه. فهرست راهنما.
ناشر: دودکا.

راهنمای خیلی خوبیه قابل توجه است که آن را ... ترین است ترجمه معمولیبرگه های اطلاعات. یک به یک، عکس به عکس.
دیتاشیت های ترجمه شده زیادی وجود دارد، فقط یک لیست در چهار ستون ده ها صفحه را شامل می شود. تمام ریزمدارهای ضربه ای که می شناختم را آنجا پیدا کردم! و آنچه که به خصوص خوشحال کننده است این است که اسنادی برای یک کیت داخلی وجود دارد. که با آنها همیشه مشکلات وجود دارد. اگر آنالوگ را برنمی‌دارید و کاغذ را روی آن نمی‌کشید، بیهوده بنویسید.

تبدیل DC-DC
برای تغییر ولتاژ جریان مستقیمبا حداقل تلفاتاستفاده می شود DC-DCمبدل هایی که بر اساس اصل مدولاسیون عرض پالس ( PWM، او است PWMدر باسورمان). اگر مقالات قبلی من را نخوانده اید، جایی که من به طور مفصل اصل عملکرد را توضیح دادم PWM، سپس به طور خلاصه به شما یادآوری می کنم. اصل اساسی در اینجا این است که ولتاژ در یک جریان پیوسته مانند تثبیت کننده های خطی تامین نمی شود، بلکه در پالس های کوتاه و با فرکانس بالا تامین می شود.

یعنی در خروجی شما PWMبه عنوان مثال، کنترل کننده، ابتدا برای ده میکرو ثانیه، ولتاژ، به عنوان مثال، دوازده ولت، سپس یک مکث وجود دارد. بیایید همان ده میکروثانیه را وقتی که اصلاً ولتاژی در خروجی وجود ندارد، فرض کنیم. سپس همه چیز تکرار می شود، گویی ما به سرعت سوئیچ را روشن و خاموش می کنیم.

بنابراین، ما دریافت می کنیم پالس های مستطیلی. اگر ماتان و به طور خاص ادغام را به خاطر بیاوریم، پس از ادغام این تکانه ها، ناحیه زیر شکل مشخص شده توسط تکانه ها را به دست خواهیم آورد. بنابراین، با تغییر عرض پالس و عبور آنها از یکپارچه ساز، می توان به آرامی ولتاژ را از صفر به حداکثر با هر مرحله و عملاً بدون تلفات تغییر داد.
مانند یکپارچه سازبه عنوان خازن عمل می کند، در اوج شارژ می شود و در طول مکث به مدار انرژی می دهد. همچنین، یک چوک همیشه به صورت سری در آنجا قرار می گیرد که به عنوان منبع انرژی نیز عمل می کند، فقط جریان را ذخیره می کند و می دهد. بنابراین چنین مبدل هایی با ابعاد کوچک به راحتی تغذیه می شوند بار قدرتمندو در عین حال تقریباً انرژی را برای گرمایش اضافی صرف نکنید.

اگر نگرفتم، برای سادگی، آن را به یک موضوع قابل فهم تبدیل کردم "تخت فاضلاب". به تصویری که در آن ترانزیستور کلید است نگاه کنید PWMکنترل کننده مشابه است شیر فلکه، کانال را باز و بسته می کند. خازناین بانکی است که انرژی را جمع می کند. دریچه گازاین یک توربین عظیم است که در اثر جریان پراکنده شده و با دریچه باز به دلیل اینرسی آب را حتی پس از بسته شدن دریچه از لوله ها عبور می دهد.

البته توسعه چنین منبع تغذیه ای به تنهایی دشوار است، تحصیلات خوبی در زمینه الکترونیک لازم است، اما نباید در این مورد به خود فشار بیاورید. بچه های باهوش از موتورولا، STM، دالاسو دیگران فیلیپس ov همه چیز را برای ما ابداع کرد و قبلاً منتشر شد ریز مدارهای تمام شده حاوی یک کنترلر PWM شما فقط باید آن را لحیم کنید و یک کیت بدنه اضافه کنید که پارامترهای کار را تنظیم می کند، و نیازی نیست خودتان چیزی اختراع کنید، دیتاشیت ها با جزئیات توضیح می دهند که چه چیزی و چگونه باید متصل شود، چه فرقه هایی را انتخاب کنید، و گاهی اوقات حتی یک نقشه برد مدار چاپی آماده. فقط باید کمی انگلیسی بلد باشید :)

هنگام نوشتن مقاله ای در مورد UART، یک ایده انحرافی به ذهن خطور کرد - بر اساس UART، می توانید طبیعی ترین PWM گسسته پایین را سازماندهی کنید!

کافی است یک متغیر در جایی در حافظه بسازیم، جایی که عددی را با چرخه کاری داده شده صفر و یک بچسبانیم، و هنگامی که تخلیه بافر قطع شد، این عدد را دوباره به ثبات UDRE فشار دهید. بنابراین، نسل PWM خود به خود و بدون حرکات غیر ضروری خواهد بود. درست است، شما می توانید تنها 10 مقدار مختلف PWM را دریافت کنید، اما به صورت رایگان !!!

برای کسانی که نمی دانند چگونه، من شماره هایی را می دهم که باید به طور مداوم از طریق UART ارسال شوند:
با توجه به بیت های شروع و توقف، دو مقدار اضافی دریافت خواهیم کرد.

00000000 — 1/10
00000001 — 2/10
00000011 — 3/10
00000111 — 4/10
00001111 — 5/10
00011111 — 6/10
00111111 — 7/10
01111111 — 8/10
11111111 — 9/10

بله، و فرکانس وجود دارد را می توان به دست آمده nefigovye!
زیبایی! =))))

الان چند بار به یک کلمه عجیب فحش دادم PWM. وقت آن است که روشن شود و روشن شود که چیست. به طور کلی، من قبلا، اما هنوز هم در چارچوب دوره من تکرار می کنم.

به طور خلاصه، مدولاسیون عرض پالس(در نماد بورژوایی این حالت نامیده می شود PWM — مدولاسیون عرض پالس) راهی برای تنظیم سیگنال آنالوگ است روش دیجیتال ، یعنی از یک خروجی دیجیتالی که فقط صفر و یک می دهد، مقادیری به آرامی در حال تغییر دریافت کنید. دیوانه کننده به نظر می رسد، اما با این وجود کار می کند. و نکته اینجاست:

فلایویل سنگینی را تصور کنید که می توانید آن را با موتور بچرخانید. و می توانید موتور را روشن یا خاموش کنید. اگر همیشه آن را روشن کنید، فلایویل تا حداکثر مقدار می‌چرخد و همینطور می‌چرخد. اگر آن را خاموش کنید، به دلیل نیروهای اصطکاک متوقف می شود.

اما اگر موتور هر دقیقه ده ثانیه روشن شود، چرخ طیار می چرخد، اما دور از سرعت کامل- یک اینرسی زیاد تکان های موتور روشن را صاف می کند و مقاومت در برابر اصطکاک از چرخش نامحدود آن جلوگیری می کند.

بیشتر چرخه کارموتور در دقیقه، چرخ فلایویل سریعتر می چرخد.
در PWMما یک سیگنال متشکل از سطوح بالا و پایین را به خروجی هدایت می کنیم (قابل استفاده در قیاس ما - موتور را روشن و خاموش کنید)، یعنی صفر و یک. و سپس همه اینها از طریق یک زنجیره یکپارچه (در قیاس، یک چرخ طیار) عبور می کند. در نتیجه یکپارچه سازی، خروجی مقدار ولتاژی برابر با مساحت زیر پالس ها خواهد داشت.
کنترل متناسب کلید سکوت است!
وظیفه سیستم مدیریت ما چیست؟ بله، برای اینکه پروانه ها بیهوده نچرخند، تا وابستگی سرعت چرخش به دما باشد. هر چه دستگاه گرمتر باشد، فن سریعتر می چرخد. آیا منطقی است؟ منطقی! بیایید در مورد آن تصمیم بگیریم.
البته، شما می توانید با میکروکنترلرها زحمت بکشید، از برخی جهات حتی ساده تر خواهد بود، اما اصلا ضروری نیست. به نظر من، ساختن یک سیستم کنترل آنالوگ ساده تر است - شما مجبور نخواهید بود که برنامه نویسی به زبان اسمبلی را به زحمت بیندازید.

راه‌اندازی و پیکربندی آن ارزان‌تر و آسان‌تر خواهد بود و مهم‌تر از همه، هر کسی، در صورت تمایل، می‌تواند با افزودن کانال‌ها و سنسورها، سیستم را به دلخواه خود گسترش دهد و بسازد. تنها چیزی که نیاز دارید چند مقاومت، یک تراشه و یک سنسور دما است. خوب، و همچنین بازوهای مستقیم و مهارت لحیم کاری.

در این مقاله با شما در مورد کنترلرهای PWM : چیست، برای چه و در کجا اعمال می شود.

PWM - تعدیل کننده عرض پالس.

برای تبدیل ولتاژ در تجهیزات تلویزیون و سایر وسایل الکترونیکی، کنترلرهای PWM . با کمک این دستگاه می توان ایده های نوآورانه و فناوری های جدید را وارد تولید کرد. مزایای اصلی کنترلرهای PWM ابعاد متوسط، عملکرد عالی و قابلیت اطمینان بالا است.

بیشترین تقاضا PWM کنترل کننده ها در ساخت ماژول ها منبع تغذیه پالسی نوع ولتاژ DC در ورودی دستگاه به پالس تبدیل می شود مستطیلی شکل، با فرکانس و چرخه کاری مشخص تشکیل شده است. با کمک سیگنال های کنترلی در خروجی دستگاه می توان انجام داد مقررات عملکرد ماژول ترانزیستور توان بالا در نتیجه، توسعه دهندگان یک واحد کنترل ولتاژ دریافت کردند تنظیم شده است نوع

در تجهیزات تلویزیونی، کنترلرهای فشرده PWM تقاضای زیادی دارند. علاوه بر این، این دستگاه ها در سایر تجهیزات الکترونیکی و همچنین اجزای سیستم کنترل سرعت درایوهای الکتریکی استفاده می شوند لوازم خانگی. بسته به پارامترهای سیستم و سیگنال کنترل، کنترل کننده های PWM سرعت واحد قدرت را تغییر می دهند. بازخورد را می توان هم با مقدار قدرت جریان و هم با سطح ولتاژ انجام داد.

طراحی معمولی یک کنترلر PWM مورد استفاده در تلویزیون و سایر تجهیزات الکترونیکی با وجود چندین خروجی مشخص می شود. پین مشترک به همان پایه متصل می شود. طرح منبع تغذیه ماژول پایه کنترل برق و پایه پاور در کنار یکدیگر قرار دارند. اولین آنها وظیفه نظارت بر ولتاژ در خروجی مدار را بر عهده دارد و هنگامی که مقدار به زیر مقدار آستانه می رسد، آن را خاموش می کند. خروجی دوم وظیفه منبع تغذیه را بر عهده دارد طرح .

ولتاژ خروجی از خروجی مربوطه گرفته می شود. کنترلرهای PWM دو بازو و یک بازو وجود دارد. اولین آنها برای کنترل ترانزیستورهای استاندارد استفاده می شود. در صورت نیاز به بستن آنها، کنترلر کنتاکت مربوطه را به یک کابل مشترک می بندد. هنگام کار با یک ترانزیستور نوع دوقطبی، از آبشار تک بازویی استفاده می شود، زیرا برای تنظیم نیاز به تغییر در قدرت جریان است. برای خاموش کردن ترانزیستور باید از عبور جریان جلوگیری کرد. بنابراین، بسته شدن به تماس مشترکاستفاده نشده.

کنترلرهای PWM مورد استفاده در تجهیزات تلویزیون با ویژگی های زیر مشخص می شوند:

• دستگاه ها قادر به تولید ولتاژ مرجع با درجه دقت بالایی هستند. اغلب این خروجی با یک سیم مشترک سوئیچ می شود. در این حالت از ظرفیت 1 mF یا بیشتر استفاده می شود که کیفیت تثبیت مقدار خروجی را بهبود می بخشد.

• محدود کننده جریان زمانی فعال می شود که ولتاژ در خروجی مربوطه به طور قابل توجهی بالاتر از آستانه باشد. در این حالت کلیدهای برق به طور خودکار خاموش می شوند.

• شروع نرم برای افزایش تدریجی مقدار پالس های خروجی به مقادیر محاسبه شده استفاده می شود. وجود ظرفیت بین خروجی مربوطه و سیم مشترک منجر به شارژ تدریجی آن می شود. در نتیجه، هر پالس تا رسیدن به مقدار مورد نظر گسترده تر می شود.

نوین منابع تغذیه برای تجهیزات مختلف بر اساس کنترلرهای PWM طراحی شده است. عمر ماژول به کیفیت قطعات بستگی دارد. هدف اصلی که کنترل کننده های PWM در مدارهای منبع ولتاژ گنجانده شده اند، ارائه یک ولتاژ خروجی پایدار است. ابعاد کوچک کنترل کننده ها به آنها برتری نسبت به مدارهای استاندارد با استفاده از ترانسفورماتور می دهد.

کنترلرهای PWM مورد استفاده در منابع تغذیه آنها علاوه بر تثبیت ولتاژ خروجی، چندین ویژگی اضافی دیگر را نیز اجرا می کنند. استفاده از مدولاسیون عرض پالس به شما این امکان را می دهد که بزرگی سیگنال را کنترل کنید. در این صورت امکان تغییر طول پالس و چرخه وظیفه وجود دارد.

کنترلرهای PWM دارای نرخ بهره وری بالایی هستند که می تواند به طور قابل توجهی دامنه استفاده از آنها را گسترش دهد. این به ویژه برای تجهیزات صوتی صادق است. علاوه بر این، هنگام استفاده از کنترلرهای PWM در منابع تغذیه، دامنه قدرت های دستگاه موجود به طور قابل توجهی گسترش می یابد.

دستگاه های مبتنی بر کنترلرهای PWM جهانی هستند و نه تنها در تجهیزات تلویزیون، بلکه در بسیاری از دستگاه های دیگر نیز قابل استفاده هستند. منبع تغذیه تجهیزات الکتریکی مختلف بر اساس این کنترلرها اجرا می شود. استفاده از دستگاه ها باعث کاهش هزینه تجهیزات عملیاتی و بهبود کیفیت آن می شود. راندمان بالا، توسعه منابع مبتنی بر کنترل‌کننده‌های PWM را به یک حوزه فعالیت امیدوارکننده و پرتقاضا تبدیل می‌کند.

این مقاله مروری بر کنترل‌کننده‌های PWM نیمه هادی ON ارائه می‌کند که پایه‌ای عالی برای ساخت منابع تغذیه سوئیچینگ شبکه مدرن هستند. ON Semiconductor یک تولید کننده مشهور و متخصص جهانی در تامین برق و صرفه جویی در انرژی، طیف گسترده ای از IC های کنترل کننده PWM را برای شما ارائه می دهد. ریز مدارها با هزینه کم، راندمان تبدیل بالا، راندمان به دلیل مصرف انرژی کمتر در حالت آماده به کار، قابلیت اطمینان بالا تضمین شده با وجود مجموعه ای از محافظ های داخلی و همچنین مشخص می شوند. سطح پایینامی

معرفی

منبع تغذیه اصلی یکی از مهم ترین گره های سازه است تجهیزات الکترونیکی. اکثر پارامترهای مهممبدل شبکه: محدوده عملیاتی ولتاژ ورودی، مصرف برق در حالت آماده به کار، ابعاد کلی، قابلیت اطمینان، سازگاری الکترومغناطیسی و هزینه. اکثریت قریب به اتفاق تجهیزات مدرن برقی از منابع تغذیه سوئیچینگ استفاده می کنند. منبع تغذیه سوئیچینگ شبکه، جداسازی گالوانیکی مدارهای خروجی از ولتاژ شبکه را فراهم می کند. جداسازی با استفاده از یک ترانسفورماتور پالس در مدار قدرت و یک اپتوکوپلر در مدار انجام می شود. بازخورد.

عنصر کلیدی منبع تغذیه شبکه سوئیچینگ تراشه کنترل کننده PWM است. عملکرد اصلی کنترلر PWM کنترل ترانزیستور قدرت (ترانزیستور) در مدار اولیه ترانسفورماتور پالس و حفظ ولتاژ خروجی در یک سطح معین با استفاده از سیگنال بازخورد است. ساختار کنترلرهای مدرن PWM همچنین عملکردهای اضافی را ارائه می دهد که کارایی و قابلیت اطمینان منبع تغذیه را افزایش می دهد:

• محدودیت جریان و چرخه وظیفه پالس ها در مدار کنترل ترانزیستورهای قدرت.
• شروع نرم مبدل پس از منبع تغذیه ( شروع نرم);
• منبع تغذیه دینامیکی داخلی از ولتاژ ورودی ولتاژ بالا؛
• کنترل سطح ولتاژ ورودی با حذف "افت" و "انتشار"؛
• حفاظت در برابر اتصال کوتاه در مدار ترانسفورماتور قدرت و مدارهای خروجی یکسو کننده خروجی.
• حفاظت از دمای کنترل کننده و همچنین یک عنصر کلیدی؛
• مسدود کردن عملکرد مبدل در ولتاژ ورودی کم و بالا؛
• بهینه سازی کنترل برای حالت آماده به کار و حالت با کاهش جریان در بار (پرش از چرخه ها یا تغییر به فرکانس تبدیل کاهش یافته).
• بهینه سازی سطح EMP

کنترل کننده های PWM در نظر گرفته شده در مقاله فاقد ترانزیستور قدرت داخلی هستند که جریان مدار اولیه ترانسفورماتور قدرت را کنترل می کند.

پارامترهای اساسی حالت کنترل مرحله قدرت

بسته به نیازهای یک برنامه خاص، کنترلر می تواند استفاده کند طرح های مختلفمرحله خروجی برای کنترل سوئیچ قدرت، نوع کنترل بازخورد (جریان یا ولتاژ)، و همچنین حالت های مختلف تبدیل فرکانس. نوع مرحله خروجی کنترلر PWM توپولوژی مبدل را تعیین می کند.

انواع توپولوژی مبدل های شبکه:

• پرواز برگشتی
• دویدن مستقیم؛
• فشار کشش؛
• نیم پل;
• پیاده رو؛
• شبه طنین انداز

جدول 1 مشخصات توپولوژی های مدار پایه مورد استفاده در ساخت منابع تغذیه شبکه سوئیچینگ را نشان می دهد.

جدول 1. توپولوژی های پایه مدار مورد استفاده در ساخت منابع تغذیه سوئیچینگ

مبدل فلای بک

طرح اصلی، که بر اساس آن بسیاری از منابع تغذیه سوئیچینگ کم مصرف ساخته می شود، مبدل فلایبک است (شکل 1). این مدار یک را تبدیل می کند فشار ثابتبا تنظیم ولتاژ خروجی از طریق مدولاسیون عرض پالس (PWM) یا مدولاسیون فرکانس پالس (PFM) به دیگری. مدولاسیون عرض پالس یک روش کنترلی است که بر اساس تغییر نسبت مدت زمان روشن به خاموش یک کلید در یک فرکانس ثابت است. در مبدل فلای بک، مدت زمان روشن بودن کلید بیشتر از مدت زمان خاموش است تا انرژی بیشتری در ترانسفورماتور ذخیره شده و به بار منتقل شود.

برنج. 1. طرح معمولیمبدل فلای بک

مبدل جلو

یکی دیگر از پیکربندی های محبوب منبع تغذیه سوئیچینگ به عنوان مدار مبدل پیشرو شناخته می شود و در شکل 1 نشان داده شده است. 2. اگرچه این مدار بسیار شبیه به مدار فلای بک است، اما تفاوت های اساسی وجود دارد. مبدل رو به جلو انرژی را در ترانسفورماتور ذخیره نمی کند، بلکه در یک سلف خروجی (چوک) انرژی ذخیره می کند. نقاطی که شروع سیم‌پیچ‌ها را روی ترانسفورماتور نشان می‌دهند نشان می‌دهند که وقتی ترانزیستور کلید باز است، ولتاژ در سیم‌پیچ ثانویه ظاهر می‌شود و جریان از طریق دیود VD1 به داخل سلف می‌رود. این مدار دارای حالت روشن طولانی تری نسبت به حالت خاموش، متوسط ​​ولتاژ ثانویه بالاتر و جریان بار خروجی بالاتر است.

برنج. 2. مبدل جلو ولتاژ خط

مبدل فشاری-کششی به جلو

روی انجیر شکل 3 یک مبدل فشار کش را نشان می دهد که تغییری از مبدل جلو است با این تفاوت که هر دو کلید در مدار اولیه ترانسفورماتور قرار دارند.

برنج. 3. طرح یک مبدل فشاری به جلو

محدوده کنترلرهای ON Semi PWM شامل ریز مدارهایی با توپولوژی مختلف مرحله خروجی، نوع کنترل، حالت کنترل فرکانس و همچنین عملکردهای داخلی اضافی است. جدول 2 پارامترهای اصلی کنترلرهای ON Semi PWM را نشان می دهد که در حال حاضر تولید می شوند.

جدول 2. پارامترهای اصلی کنترلرهای نیمه PWM روشن برای منابع تغذیه سوئیچینگ شبکه

لازم به ذکر است که ساختار تراشه های جدیدترین کنترلرهای PWM بسیار مشابه است. تفاوت های اصلی با نوع توپولوژی، حالت تنظیم (جریان / ولتاژ) تعیین می شود. کنترل فرکانس(ثابت فرکانس یا متغیر)، و همچنین منطق کار هنگام شناسایی موقعیت های بحرانی. ساختار کنترل کننده PWM شامل منطقی است که ماشین حالت را تعریف می کند. مدار خودکار انتقال بر روی مقایسه کننده ها، تریگرها، تایمرها و عناصر منطقی اجرا می شود. حالت های اصلی کنترل کننده: راه اندازی اولیه مولد فرکانس، خروج از حالت کارکرد، نظارت تطبیقی ​​جریان بار و انتخاب حالت بهینه، تشخیص شرایط بحرانی، انتقال به حالت اضطراری، بازیابی خودکار پس از خرابی .

حفاظت و ایمنی کار

مبدل های شبکه باید سطح ایمنی کافی را در حین کار بدون تخریب ویژگی های عناصر قدرت در صورت اضافه بارهای فعلی به دلیل اتصال کوتاه در سیم پیچ ترانسفورماتور یا بار فراهم کنند. اتصال کوتاه در درجه اول با ناپدید شدن ناگهانی سیگنال بازخورد از طریق اپتوکوپلر تشخیص داده می شود. شما باید درایور ترانزیستور خروجی را غیرفعال کنید تا از گرم شدن بیش از حد ترانزیستور و اشباع ترانسفورماتور جلوگیری کنید. با این حال، در طول فرآیند راه اندازی، سیگنال بازخورد نیز برای مدتی وجود ندارد. این دو موقعیت باید شناسایی شوند. در برخی از کنترل کننده های کم هزینه، حفاظت در برابر اتصال کوتاه اجرا نمی شود. در چنین مواردی وقوع اتصال کوتاه منجر به عواقب کنترل نشده ای می شود و می تواند در عرض چند ثانیه منجر به از بین رفتن المان های قدرت مبدل شود. اتصال کوتاه می تواند چندین نوع باشد - در خود بار، در سیم پیچ ها، در خازن الکترولیتی یکسو کننده خروجی، دیودهای یکسو کننده. معرفی حالت های قطعی پیچیدگی خودکار را افزایش می دهد، اما قابلیت اطمینان مبدل را افزایش می دهد.

عملکرد مسدود کردن اضطراری

هنگام انتخاب یک کنترلر مناسب برای برنامه، توسعه دهنده باید به منطق ماشین حالت، به ویژه منطق کار کردن در شرایط اضطراری توجه ویژه ای داشته باشد. جابجایی به حالت اضطراری در صورت شناسایی موقعیت‌های بحرانی می‌تواند شامل محدودیت جریان اجباری و مسدود کردن کامل عملکرد مبدل باشد. هنگامی که مسدود می شود، نوسانگر اصلی PWM متوقف می شود و سیگنال فعال برای ترانزیستور قدرت ممنوع است. بسته به نوع یا اصلاحات ریز مدارها، دو سناریو مسدود کننده (چفت) امکان پذیر است.

در حالت اول، پس از راه اندازی مسدود شدن، مبدل در این حالت "چفت" می شود و آن را تغییر نمی دهد، حتی اگر شرایطی که باعث این حالت شده است قبلا ناپدید شده باشد. بازگرداندن عملکرد مبدل تنها پس از خاموش کردن ولتاژ برق و دوباره بسته شدنتغذیه.

در مورد دوم، تلاش‌های بازیابی خودکار اجرا می‌شوند. عملکرد عادیمبدل. برای انجام این کار، یک تایمر در ساختار کنترلر برای حدود 1.5 ثانیه راه اندازی می شود. پس از سپری شدن این زمان، کنترل کننده مجدداً شرایط بحرانی را بررسی می کند و در صورت تداوم، مسدود شدن باقی می ماند. در این مورد نشانگر LEDمنبع شبکه با دوره 1.5 ثانیه چشمک می زند. بازیابی خودکار تنها زمانی رخ می دهد که با افت ولتاژ راه اندازی شود.

منبع تغذیه دینامیک داخلی

منبع تغذیه دینامیکی داخلی (Dynamic Self-Supply، DSS) راه اندازی مطمئن مبدل و در عین حال مصرف کم برق در حالت خاموش را تضمین می کند. منبع تغذیه دینامیکی داخلی طراحی ترانسفورماتور پالس را بسیار ساده می کند، زیرا نیازی به استفاده از سیم پیچ اضافی برای تغذیه ریز مدار نیست.

منبع تغذیه دینامیک در شروع مبدل برق را برای کنترلر فراهم می کند و همچنین در مواردی که ولتاژ تغذیه روی سیم پیچ برق کنترلر برای مدت کوتاهی از بین می رود، مثلاً در هنگام اضافه بار، مدار کنترل را تغذیه می کند. مولد جریان راه اندازی ریز مدار، شروع نرم مبدل را فراهم می کند. پس از راه اندازی مبدل، برق از سیم پیچ تغذیه ترانسفورماتور تامین می شود. تغییراتی در ریز مدارها وجود دارد که در آنها منبع تغذیه دینامیکی وجود ندارد و برق همیشه فقط از خط تامین می شود. ولتاژ بالا. این امر از یک طرف منجر به افزایش مصرف می شود و از طرف دیگر نیازی به سیم پیچ تغذیه اضافی ترانسفورماتور ندارد. ورودی برق ولتاژ بالا دارای یک آشکارساز توان کم است که به شما امکان می دهد کنترلر را خاموش کنید (شرایط قهوه ای شدن) یا ولتاژ بسیار بالا (اضافه ولتاژ خط). این محافظ هم با ولتاژ ورودی AC و هم با ولتاژ ورودی اصلاح شده کار می کند و مستقل از ریپل ولتاژ است. DSS از یک آشکارساز پیک سنکرون استفاده می کند.

حالت زیر فرکانس

جدیدترین کنترلرها از حالت تاشو فرکانس استفاده می کنند. زمانی که سیگنال بازخورد به زیر آستانه می‌رسد، افتادگی رخ می‌دهد. کاهش فرکانس تبدیل، مصرف آماده به کار را کاهش می دهد.

حالت پرش نرم

حالت پرش چرخه فرکانس به شما امکان می دهد مصرف آماده به کار را کاهش دهید. این حالت زمانی فعال می شود که سطح دامنه سیگنال بازخورد به زیر آستانه تنظیم شده کاهش یابد. Soft-Skip و Frequency foldback در یک ماژول ساختاری کنترلر پیاده سازی شده اند.

کاهش EMI به دلیل جیتر اسیلاتور داخلی (جتر فرکانس داخلی)

برای کنترل کننده هایی که در فرکانس ثابت کار می کنند، تکنیک معرفی یک کوچک است مدولاسیون فرکانسدر اطراف فرکانس مرکزی (جتر). وجود جیتر بر عملکرد مبدل تأثیر نمی گذارد، با این حال، به شما امکان می دهد طیف EMI را "تار" کنید و در نتیجه دامنه تابش الکترومغناطیسی القا شده در مدار ترانسفورماتور و سایر مدارهای قدرت مبدل را کاهش دهید.

جبران رمپ - جبران بازخورد دندان اره

در آخرین پیشرفت‌های کنترل‌کننده‌های PWM، از جبران دندانه اره‌ای سیگنال فیدبک استفاده می‌شود. این به شما امکان می دهد حالت تثبیت را در روند تنظیم بهبود بخشید.

OCP دو سطحی - حفاظت از جریان اضافه دو سطحی

حفاظت بیش از حد جریان در مدارهای بار و قدرت دارای دو است سطوح مختلف. در سطح پایین، کنترل کننده توانایی تنظیم را حفظ می کند، اما دارد شروع طولانی. بر سطح بالاهنگامی که سیگنال کنترل از بین می رود، تایمر عادی شروع می شود. این به منبع تغذیه اجازه می دهد تا برای مدت کوتاهی در توان بحرانی کار کند. حفاظت جریان فقط به سیگنال موجود در مدار بازخورد بستگی دارد.

عملکردهای فوق به طور کامل در آخرین پیشرفت های تراشه های کنترل کننده ON Semi PWM - تراشه های سری NCP1237/38/88 و NCP1379/80 پیاده سازی شده اند.

ساختار کنترلرهای NCP1237، NCP1238، NCP1287 و NCP1288 PWM

ریزمدارهای این نوع در مدار پین اوت و سوئیچینگ تقریباً یکسان هستند. آنها از یک حالت کنترل جریان با فرکانس تبدیل ثابت استفاده می کنند. ریز مدارها برای استفاده در مبدل های فلای بک (Flyback) با عایق گالوانیکی (ترانسفورماتور، کنترل - بازخورد ولتاژ از طریق اپتوکوپلر، بازخورد جریان - از طریق سیم پیچ اضافی ترانسفورماتور قدرت) طراحی شده اند. روی انجیر 4 نشان داده شده است طرح ساختاریکنترلر PWM NCP1237.

برنج. 4. نمودار ساختاری کنترلر PWM NCP1237

مدار داخلی دینامیک خود تامین (DSS) طراحی را ساده می کند و موارد اضافی را کاهش می دهد. وجود حالت Soft-Skip با چرخه های پرش، راندمان تبدیل بهبود یافته را در بارهای سبک در حالی که مصرف کم را در حالت آماده به کار حفظ می کند، فراهم می کند. همچنین از کاهش فرکانس تبدیل به 31 کیلوهرتز (بازگشت فرکانس) با هیسترزیس پشتیبانی می کند. آستانه فعال‌سازی حالت 1.5 ولت است، انتقال معکوس به حالت عملکرد زمانی اتفاق می‌افتد که آستانه از 1 ولت فراتر رود. وقتی ولتاژ سیگنال بازخورد به زیر آستانه 0.7 ولت کاهش می‌یابد، حالت پرش چرخه Soft-Skip فعال می‌شود که به شما امکان می‌دهد. برای کاهش بیشتر وقوع نویز صوتی بر روی ترانسفورماتور و خازن ها، از ترانسفورماتورهای ارزانتر استفاده کنید. تایمر محافظ دو آستانه داخلی برای محافظت در برابر خرابی ها و اختلالات در عملکرد مدار کنترل به دلیل افزایش جریان کار می کند. مدار شکل‌دهی جیتر فرکانس داخلی، تار شدن طیف و کاهش حداکثر سطوح EMI را فراهم می‌کند. کنترل کننده نیز شامل طرح جدیدمرحله ولتاژ بالا، که همراه با مدار شروع، به شما امکان می دهد سطح سیگنال سنسور جریان را مانند مدار ارزیابی کنید. ولتاژ ACو در مدار ولتاژ تصحیح شده DC. نیمه هادی روشن از فناوری ورودی کنترل کننده ولتاژ بالا استفاده می کند، بنابراین NCP1288 می تواند مستقیماً به ریل برق ولتاژ بالا متصل شود.

حالت مسدود کردن NCP1237 (شکل 5) را می توان با یکی از دو حالت فعال کرد: زمانی که سطح ولتاژ به دلیل اضافه ولتاژ از آستانه در ورودی Latch بالاتر می رود، یا زمانی که ولتاژ به دلیل یک ترمیستور با یک ترمیستور به زیر آستانه مشخص دیگر می رسد. یک منفی ضریب دمایایستاده روی ترانزیستور قدرت

برنج. 5. مدار معمولی برای روشن کردن کنترلر PWM NCP1237

منبع جریان راه‌اندازی HV خازن VCC را تا آستانه ولتاژ VCC (روشن) شارژ می‌کند و تا زمانی که ولتاژ ورودی بیشتر از VHV (شروع) باشد کار می‌کند و حالت روشن را فراهم می‌کند. سپس کنترلر تولید می کند شروع صاف Soft-Start که در طی آن مصرف جریان قبل از روشن کردن حالت تنظیم به صورت خطی افزایش می یابد. در طول دوره شروع نرم، انسداد نادیده گرفته می‌شود و جریان مسدودکننده دو برابر می‌شود و امکان شارژ سریع خازن ورودی پین مسدودکننده را فراهم می‌کند.

ریزمدارها دارای محافظت در برابر اتصال کوتاه در خروجی هستند.

فرکانس تبدیل 65/100/133 کیلوهرتز است و با اصلاح ریز مدارها تعیین می شود. ریز مدارها برای استفاده در محدوده دمایی طولانی از -40 تا +125 درجه سانتیگراد طراحی شده اند که به ویژه برای کاربردهای صنعتی مهم است. کاربردهای معمولی کنترلر:

• منبع تغذیه شبکه برای چاپگرها، مانیتورها؛
• دستگاه شارژبرای باتری ها؛
• منابع شبکه داخلی تجهیزات خانگی.

تفاوت های عملکردی ریز مدارها

برای تغییرات تراشه NCP1238B و NCP1288B، توابع پشتیبانی از بازیابی خودکار وجود دارد. NCP1237 دارای یک مدار OCP دو آستانه ای است در حالی که NCP1238 ندارد. تفاوت های اساسیبین تراشه های سری در جدول 3 نشان داده شده است.

جدول 3. تفاوت های اساسی بین تغییرات کنترل کننده های PWM سری NCP12xx

کنترلرهای PWM سری NCP1379/80

ریز مدارها عمدتاً برای کاربرد در داخل جهت گیری می شوند آداپتورهای شبکهبا قدرت بالا (آداپتورهای دیواری AC/DC). تفاوت اصلی با سری NCP12xx حالت شبه تشدید است که ظرفیت حمل جریان بالایی را فراهم می کند. از بازخورد ولتاژ برای تنظیم استفاده می شود. روی انجیر شکل 6 بلوک دیاگرام تراشه کنترلر NCP1379 PWM را نشان می دهد.

برنج. 6. ساختار تراشه NCP1379

در ریز مدارهای این سری از توان دینامیکی برای فاز راه اندازی استفاده نمی شود. برق به طور مداوم از طریق یک مقاومت از شین ورودی ولتاژ ورودی و از طریق یک دیود از سیم پیچ تغذیه ترانسفورماتور تامین می شود. NCP1379 و NCP1380 با سوئیچ کردن به فرکانس پایین تر، قدرت آماده به کار بسیار کم و همچنین راندمان بالا را با بار جریان کاهش می دهند.

مسدود کردن ریز مدارهای سری NCP1379/80، بر خلاف ریز مدارهای سری NCP1237/38/87/88، طبق شرایط دیگر رخ می دهد. حفاظت بیش از حد توان (OPP) یا حفاظت جریان بالا اجرا می شود. سیم پیچ اضافی ترانسفورماتور به عنوان سنسور جریان استفاده می شود. سیگنال از سیم پیچ به پایه 1 ریز مدار NCP1379 / 80 تغذیه می شود. سیگنال در ورودی خروجی 1 نه تنها شرایط شروع اولیه را در نقطه عبور صفر (Zero Crossing Detection) کنترل می کند، بلکه مازاد جریان در بار بالای آستانه بحرانی را نیز تخمین زده می شود. روی انجیر 7 یک نمودار اتصال معمولی برای کنترلر PWM NCP1379 را نشان می دهد.

برنج. 7. مدار معمولی برای روشن کردن کنترلر PWM NCP1379

ریز مدارهای NCP1379/80 دارای حفاظت حرارتی داخلی (Internal Shutdown) هستند.

جدول 4. تفاوت های اساسی بین تغییرات کنترل کننده های PWM سری NCP1379/80

تفاوت بین اصلاحات ریز مدارهای NCP1380 با منطق مدارهای راه اندازی اولیه و عملکرد مدارهای حفاظتی تعیین می شود.

در تغییرات، یا مسدود کردن (Latch) اجرا می شود، یا بازیابی خودکار پس از شکست مجاز است (AutoRecovery). انسداد زمانی فعال می شود که جریان بیش از حد در مدار بار تشخیص داده شود، به عنوان مثال، در صورت اتصال کوتاه. وضعیت اتصال کوتاه توسط یک تایمر 80 میلی‌ثانیه تعیین می‌شود. اگر بیش از 80 میلی ثانیه جریان اضافه تشخیص داده شود، وضعیت به عنوان اضطراری ارزیابی می شود و عملکرد مبدل مسدود می شود.

حفاظت در برابر اضافه ولتاژ، ولتاژ پایین در ورودی، و همچنین محافظت در برابر گرمای بیش از حد ترانزیستور خروجی با استفاده از یک آشکارساز دو آستانه ای که در ورودی خروجی 7 ریز مدارهای NCP1379/80 قرار دارد، اجرا می شود. فقط باید در نظر گرفت که همه انواع حفاظت بلافاصله در یک تراشه اجرا نمی شوند، بلکه فقط ترکیبات خاصی هستند. چهار تغییر در تراشه NCP1380 به شما امکان می دهد مجموعه ای از محافظت های خاص را انتخاب کنید.

بر این اساس، مدارهای سوئیچینگ معمولی برای تغییرات NCP1380 کمی متفاوت هستند (شکل 8، 9).

برنج. 8. طرح معمولی برای روشن کردن تغییرات ریزمدار NCP1380A / B

برنج. 9. طرح معمولی برای روشن کردن تغییرات ریزمدار NCP1380C / D

کنترل کننده های PWM در نظر گرفته شده برای آن دسته از برنامه هایی طراحی شده اند که مقاومت در برابر شرایط سخت عملیاتی و هزینه دستگاه از عوامل کلیدی انتخاب هستند.

ادبیات

1. AND8344/D پیاده سازی تلویزیون ال سی دی منبع تغذیهبا NCP1392B، NCP1606 و NCP1351B تهیه شده توسط: Jaromir Uherek ON Semiconductor.
2. Romadina I. ON کنترل کننده های نیمه هادی برای منابع تغذیه شبکه با حالت آماده به کار اقتصادی // قطعات و فناوری ها. 2009. شماره 7.
3. صفحه داده NCP1237 کنترل کننده حالت جریان فرکانس ثابت برای مبدل های Flyback.
4. صفحه داده NCP1288 کنترل کننده حالت جریان فرکانس ثابت برای مبدل های Flyback.
5. صفحه داده NCP1379 کنترلر حالت جریان شبه تشدید برای منابع پرقدرت جهانی آفلاین.
6. صفحه داده NCP1380 کنترل کننده حالت جریان شبه تشدید برای منابع پرقدرت جهانی آفلاین.

تا به امروز، حدود 14 توپولوژی مختلف از منابع تغذیه سوئیچینگ توسعه یافته است (جدول 1). هر کدام دارای ویژگی های منحصر به فردی است که به آن اجازه می دهد تا برای حل طیف وسیعی از مشکلات خود استفاده شود.

میز 1. توپولوژی های مدار پایه مورد استفاده در ساخت منابع تغذیه سوئیچینگ

توپولوژی	طرح	قدرت، سه شنبه	منطقه برنامه	ویژگی های خاص
پرواز برگشت (بالای بک)		تا 300	منبع تغذیه لوازم خانگی (تلویزیون، دی وی دی و ...)، شارژرهای قدرتمند و واحدهای بیرونیتغذیه.	سادگی مدار، کم هزینه
رو به جلو (تغذیه به جلو)		تا 300	منبع تغذیه لوازم خانگی (تلویزیون، دی وی دی و ...)، شارژرهای قدرتمند، منابع تغذیه خارجی و داخلی.	کاهش نویز، بهبود راندمان در ولتاژهای خروجی پایین
طنین انداز (رزونانس)		تا 300	منبع تغذیه تجهیزات خانگی (تلویزیون، دی وی دی و غیره)	فرکانس کاری بالا و در نتیجه ابعاد کوچک، سهولت فیلتر تداخل
فشار کشش (فشار کشش)		100…5000	منبع تغذیه خارجی و داخلی برای تجهیزات خانگی، صنعتی و خودرو	کاهش تداخل
نیم پل (نیم پل)		100…1000	منابع تغذیه خارجی و داخلی (مانند رایانه)	ابعاد کوچک کاهش تداخل
پل (پل کامل)		100…3000	بلوک ها منبع تغذیه اضطراری، دستگاه شارژ	افزایش کارایی

امروزه "قلب" تقریباً هر منبع تغذیه سوئیچینگ ترانسفورماتور مدرن متوسط ​​و قدرت بالایک آی سی تخصصی است، مدیر کارترانزیستور/ترانزیستور قدرت خارجی در اکثریت قریب به اتفاق چنین منابعی، چندین حالت برای کنترل عملکرد ترانزیستورهای قدرت استفاده می شود: عرض پالس (PWM - PWM)، پالس فرکانس (FPM - PWM)، شبه تشدید (QR). همچنین به منظور افزایش کارایی، اغلب از حالت ترکیبی استفاده می شود: حالت های PFM یا شبه تشدید در توان خروجی کم و PWM در توان های متوسط ​​و بالا.

وظایف و عملکردهای کنترل کننده های PWM نه تنها به کنترل ترانزیستورهای قدرت خارجی و حفظ ولتاژ خروجی در سطح مورد نیاز با یک خطای داده شده کاهش می یابد. در واقع لیست این توابع در بدون شکستشامل می شود:

کنترل وضعیت ترانزیستورهای کلیدی (محدودیت فعلی و چرخه وظیفه پالس های کنترل)؛

شروع نرم پس از منبع تغذیه (شروع نرم).

کنترل سطح ولتاژ ورودی و "افت" و "انتشار" آن؛

حفاظت از خرابی ترانسفورماتور قدرت و مدارهای خروجی یکسو کننده خروجی؛

کنترل دمای خود کنترل کننده (کمتر ترانزیستورهای قدرت).

به طور معمول، تمام کنترل کننده های PWM STMicroelectronics (جدول 2) را می توان به سه گروه تقسیم کرد: کنترل ولتاژ، کنترل جریان و کنترل مخلوط.

جدول 2. مشخصات و پارامترهای مختصر کنترلرهای PWM STMicroelectronics

SG2525A/SG3524/SG3525A- یک سری از کنترل کننده های PWM کنترل شده با ولتاژ (شکل 1) با فرکانس تبدیل ثابت، به ویژه برای ساخت هر نوع منبع تغذیه سوئیچینگ (طبق بیانیه سازنده) و به حداقل رساندن تعداد قطعات خارجی مورد نیاز طراحی شده است.

برنج. 1.

این به دلیل وجود منبع تغذیه مرجع داخلی (+ 5.1 ولت ± 1٪)، توانایی کنترل فرکانس کاری توسط یک مدار RC خارجی، طول بازه زمانی مرده - با یک مقاومت خارجی امکان پذیر شد. مدت زمان شروع نرم - با یک خازن خارجی (خروجی SOFT-START)، درایورهای داخلی (± 200 میلی آمپر) برای هدایت ترانزیستورهای قدرت خارجی یا ترانسفورماتور خارجی کم مصرف. علاوه بر تمام موارد فوق، آی سی توانایی همگام سازی چندین منبع از یک سیگنال ساعت خارجی واحد (پایه SYNC) و حفاظت جریان ترانزیستورهای قدرت خارجی (پایه SHUTDOWN) را فراهم می کند. دامنه - تقریباً هر مبدل DC / DC کوچک و توان متوسط(شکل 2 و شکل 3).

برنج. 2.

برنج. 3.

UC2842B/3B/4B/5B و UC3842B/3B/4B/5B — مجموعه ای محبوب از کنترل کننده های PWM با اندازه کوچک، فرکانس ثابت و جریان کنترل شده که در بسته های SO و MiniDIP 8 پین قرار دارند (شکل 4).

برنج. 4.

علیرغم اینکه حدود 10 سال از تولید آن می گذرد، همچنان یکی از محبوب ترین سری ها باقی مانده است که عمدتاً به دلیل هزینه کم و قابلیت اطمینان بالا و تا حدودی به دلیل سهولت اجرا است. طراحی شده برای ساخت مبدل های DC/DC تک چرخه با ولتاژ ورودی تا 8.2…30 ولت. ژنراتور RC (فرکانس کاری تا 500 کیلوهرتز)، درایور قدرتمند داخلی (200± میلی آمپر) برای کنترل میدان خارجی یا ترانزیستور دوقطبی، یک منبع مرجع داخلی تثبیت شده حرارتی + 5 ولت ± 1٪، به ساخت منابع تغذیه فلای بک بر اساس این سری از آی سی ها با مجموعه ای از عملکردهای حفاظتی لازم - حفاظت از اضافه ولتاژ ورودی، حفاظت از ترانزیستور قدرت خارجی توسط جریان، حفاظت از دما اجازه می دهد. از IC برای حذف عملکرد نادرست مقایسه کننده جریان داخلی (Current Sense) به دلیل تداخل احتمالی که هنگام تعویض ترانزیستور قدرت خارجی رخ می دهد، به اصطلاح. حالت مسدود کردن مقایسه کننده (Leading Edge Blanking) برای مدت زمان ثابت (حدود 100 ns) از لحظه سوئیچینگ ترانزیستور (شکل 5).

برنج. 5.

ویژگی سری — کنترل جریان یک ترانزیستور قدرت خارجی، که امکان حذف مدارهای بازخورد گالوانیکی ایزوله اضافی (optocoupler) را از مدار فراهم می کند، که باعث می شود تا ابعاد و هزینه مبدل نهایی DC / DC به میزان قابل توجهی کاهش یابد. علاوه بر این، هنگام ساخت مبدل های کم مصرف (تا 3 وات)، می توان یک ترانزیستور قدرت خارجی را حذف کرد و به جای آن از درایور خروجی داخلی استفاده کرد.

L5991/L5991A -یک سری از کنترلرهای PWM با کنترل جریان، فرکانس بالاعملکرد (تا 1 مگاهرتز) و افزایش عملکرد (شکل 6).

برنج. 6.

ویژگی های متمایز این سری از آی سی ها عبارتند از: درایور قدرتمند با جریان خروجی تا 1 آمپر برای راندن یک دستگاه قدرتمند ترانزیستور اثر میدانیاستارت نرم قابل برنامه ریزی، قابلیت همگام سازی هم در ورودی (Slave) و هم در خروجی (Master)، ورودی خاموش شدن با کاهش مصرف جریان تا 120 میکروآمپر، توانایی محدود کردن حداکثر چرخه کار توسط مدارهای RC خارجی، وجود حالت Standby که کارایی را افزایش می دهد (کار با بار کم یا بدون بار). این سری برای ساخت مبدل های قدرتمند DC/DC flyback طراحی شده است.

برای حذف عملکرد نادرست مقایسه کننده جریان داخلی (Current Sense) به دلیل تداخل احتمالی که هنگام تعویض ترانزیستور قدرت خارجی رخ می دهد، به اصطلاح. حالت مسدود کردن مقایسه کننده (Leading Edge Blanking) برای مدت زمان ثابت (حدود 100 ns) از لحظه سوئیچینگ ترانزیستور (شکل 7).

برنج. 7.

L6566A/L6566B/L6668 — مجموعه ای از کنترل کننده های چند منظوره PWM که به طور ویژه برای کار به عنوان بخشی از مبدل های ولتاژ پالس فلایبک توان متوسط ​​و بالا طراحی شده اند (شکل 7). ویژگی های متمایز کنندهآی سی: دو حالت عملیاتی قابل انتخاب - حالت فرکانس ثابت (فرکانس ثابت - FF) و حالت شبه تشدید (Quasi-Resonant - QR). فرکانس کار در حالت فرکانس ثابت که با درجه بندی مدار RC خارجی تعیین می شود. یک ورودی FMOD اضافی به شما امکان می دهد در حالت مدولاسیون فرکانس کار کنید، که به شما امکان می دهد تداخل منبع را کاهش دهید. آی سی دارای منبع تغذیه داخلی با ورودی ولتاژ بالا برای راه اندازی اولیه است.

به طور جداگانه، شایان ذکر است ویژگی های عملکرد آی سی در حالت شبه تشدید، که در آن منبع در آستانه حالت های جریان پیوسته و متناوب عمل می کند. برای این منظور در ترانس برقباید یک سیم پیچ اضافی ارائه شود تعریف دقیقلحظه باز شدن ترانزیستور قدرت در این حالت، حداکثر بازده مبدل به دست می آید: در بارهای کم، فرکانس کاری کم است و تلفات ترانزیستور قدرت حداقل است. در بارهای متوسط ​​و سنگین، فرکانس کاری تا فرکانس تنظیم شده توسط مدار RC خارجی افزایش می یابد.

L6566A/L6566B/L6668 اصولاً برای مبدل های AC/DC با توان متوسط ​​و بالا تک کاناله و چند کاناله طراحی شده اند (شکل 8). کاربردهای اصلی منبع تغذیه خارجی لپ تاپ، لوازم خانگی، منبع تغذیه داخلی برای تجهیزات صنعتی و غیره است.

برنج. 8.

نتیجه

تا به امروز، خانواده کنترلرهای PWM STMicroelectronics با اطمینان و محکم جایگاهی را در میان منابع تغذیه سوئیچینگ چند منظوره ارزان، قابل اعتماد و در عین حال با استفاده آسان با توان کوچک، متوسط ​​و بالا اشغال کرده اند. در بیشتر موارد، آنها را می توان مانند معمول یافت لوازم خانگی(کامپیوتر، لپ تاپ، پخش کننده دی وی دی، تلویزیون ال سی دی و مانیتور و ...) و در تجهیزات پیچیده صنعتی و پزشکی. یکی از دلایل این امر قیمت بسیار پایین با کارایی بالا در بسته های SO و DIP سایز کوچک 8 و 16 پین، قابلیت اطمینان بالا با افزایش چرخه زندگی(طبق تجربه بسیاری از توسعه دهندگان). محبوبیت زیاد برخی از سری ها که بیش از یک دهه است که حفظ شده است، تضمین خاصی را به تولید کنندگان منبع تغذیه می دهد که کنترل کننده های PWM STMicroelectronics برای سال های آینده متوقف نخواهند شد.

دریافت اطلاعات فنی، سفارش نمونه، تحویل -
پست الکترونیک:

TI DSP های جدید را معرفی کرد

مدل سازی سیستم و اجرای اولیه الگوریتم در بیشتر موارد بر اساس محاسبات ممیز شناور است. پس از آن، الگوریتم اشکال زدایی شده روی یک میکروکنترلر یا یک پردازنده سیگنال دیجیتال نقطه ثابت بارگذاری می شود. پردازنده‌های ممیز شناور فقط در برنامه‌هایی استفاده می‌شوند که به دقت و عملکرد بالا نیاز دارند، جایی که هزینه دستگاه نهایی حیاتی نیست.

برای چنین کاربردهایی، Texas Instruments دیجیتال را منتشر کرده است پردازنده های سیگنالممیز شناور TMS320F28335، TMS320F28334، TMS320F28332. اما، مانند گذشته، به همین جا ختم نشد. DSP های نقطه ثابت TMS320F2823x جدیدی وجود دارند که نرم افزار و سخت افزار با پردازنده های ممیز شناور TMS320F2833x سازگار هستند.

اکنون کاربران می‌توانند سیستم را شبیه‌سازی کنند، آن را بر روی یک پلتفرم ممیز شناور (TMS320F2833x) اشکال‌زدایی کنند و سپس به سادگی نتیجه را دوباره کامپایل کنند. کد برنامه نویسیتحت TMS320F2823x، در نتیجه زمان توسعه (زمان لازم برای دانلود یک برنامه در یک پلت فرم نقطه ثابت) و هزینه دستگاه نهایی کاهش می یابد.

تولید سری TMS320F2823x و TMS320F2833x در سه ماهه دوم سال 2008 آغاز خواهد شد.

TI جزئیات فناوری فرآیند 45 نانومتری خود را فاش می کند

تگزاس اینسترومنتز (TI) آماده است تولید سریالاولین تراشه های 45 نانومتری آنها. ادعا می شود که حرکت به سمت 45 نانومتر باعث کاهش 63 درصدی مصرف انرژی تراشه و بهبود عملکرد 55 درصدی نسبت به محصولات 65 نانومتری شده است.

TI در حال حاضر نمونه های ارزیابی اولین پردازنده 45 نانومتری را برای دستگاه های 3.5G ارسال می کند. در تولید جدید، سیلیکون صاف، لیتوگرافی غوطه وری و دی الکتریک با ثابت دی الکتریک فوق العاده کم (فوق العاده کم K) استفاده می شود.

پردازنده مشخص شده امکان تولید دستگاه های فشرده تر و سبک تر را برای شبکه های 3.5G فراهم می کند.

درباره ST Microelectronics