До 61 В на входе.

Новые DC/DC-преобразователи от STMicroelectronics

Входные напряжения до 61 В, выходные напряжения от 0.6 В, выходные токи до 4 А, возможность внешней синхронизации и настройки частоты, а также подстройки тока ограничения, подстройка времени плавного запуска, комплексные защиты нагрузки, широкий рабочий диапазон температур – все эти особенности современных источников питания достижимы при помощи новой линейки DC/DC-преобразователей производства STMicroelectronics.

В настоящий момент номенклатура микросхем импульсных регуляторов производства компании STMicro (рисунок 1) позволяет создавать источники питания (ИП) со входными напряжениями до 61 В и выходными токами до 4 А.

Рис. 1. Современные DC/DC-преобразователи производства компании STMicroelectronics

Задача преобразования напряжения не всегда проста. Каждое конкретное устройство предъявляет свои требования к регулятору напряжения. Иногда главную роль играет цена (потребительская электроника), габариты (портативная электроника), эффективность (устройства с батарейным питанием) или даже скорость разработки изделия. Эти требования зачастую противоречат друг другу. По этой причине не существует идеального и универсального преобразователя напряжения.

В настоящее время применяется несколько типов преобразователей: линейные (стабилизаторы напряжения), импульсные DC/DC-преобразователи, схемы с переносом заряда и даже источники питания на гальванических изоляторах.

Однако наиболее распространенными остаются линейные регуляторы напряжения и понижающие импульсные DC/DC-преобразователи. Основное отличие функционирования этих схем видно из названия. В первом случае силовой ключ работает в линейном режиме, во втором – в ключевом. Основные достоинства, недостатки и области применения этих схем приведены ниже.

Особенности работы линейного регулятора напряжения

Принцип работы линейного регулятора напряжения хорошо известен. Классический интегральный стабилизатор μA723 был разработан еще в 1967 году Р. Видларом. Несмотря на то, что электроника с тех пор ушла далеко вперед, принципы функционирования остались практически неизменными [1].

Стандартная схема линейного регулятора напряжения состоит из ряда основных элементов (рисунок 2): силового транзистора VT1, источника опорного напряжения (ИОН), схемы компенсационной обратной связи на операционном усилителе (ОУ). Современные регуляторы могут содержать дополнительные функциональные блоки: схемы защиты (от перегрева, от перегрузки по току), схемы управления питанием и др.

Рис. 2. Схема линейного стабилизатора напряжения

Принцип работы таких стабилизаторов достаточно прост. Схема обратной связи на ОУ сравнивает величину опорного напряжения с напряжением выходного делителя R1/R2. На выходе ОУ формируется рассогласование, определяющее напряжение «затвор-исток» силового транзистора VT1. Транзистор работает в линейном режиме: чем больше напряжение на выходе ОУ, тем меньше напряжение «затвор-исток», и тем больше сопротивление VT1.

Такая схема позволяет компенсировать все изменения входного напряжения. Действительно, предположим, что входное напряжение Uвх увеличилось. Это вызовет следующую цепочку изменений: Uвх увеличилось → Uвых увеличится → напряжение на делителе R1/R2 возрастет → выходное напряжение ОУ увеличится → напряжение «затвор-исток» уменьшится → сопротивление VT1 увеличится → Uвых уменьшится.

В результате при изменении входного напряжения выходное напряжение меняется незначительно.

При уменьшении выходного напряжения происходят обратные изменения значений напряжений.

Особенности работы понижающего DC/DC-преобразователя

Упрощенная схема классического понижающего DC/DC-преобразователя (преобразователь I типа, buck-converter, step-down converter) состоит из нескольких основных элементов (рисунок 3): силового транзистора VT1, схемы управления (СУ), фильтра (Lф-Cф), обратного диода VD1 [2].

Рис. 3. Упрощенная схема DC/DC-преобразователя

В отличие от схемы линейного регулятора транзистор VT1 работает в ключевом режиме.

Цикл работы схемы состоит из двух фаз: фазы накачки и фазы разряда (рисунки 4…5).

Рис. 4. Эквивалентные схемы понижающего импульсного преобразователя

В фазе накачки транзистор VT1 открыт и через него протекает ток (рисунок 4). Происходит запасание энергии в катушке Lф и конденсаторе Сф.

Рис. 5. Временные диаграммы напряжений и токов понижающего DC/DC-преобразователя

В фазе разряда транзистор закрыт, ток через него не протекает. Катушка Lф выступает в качестве источника тока. VD1 – диод, который необходим для протекания обратного тока.

В обеих фазах к нагрузке прикладывается напряжение, равное напряжению на конденсаторе Сф.

Приведенная схема обеспечивает регулирование выходного напряжения при изменении длительности импульса:

Uвых = Uвх × (tи/T)

Если величина индуктивности мала, ток разряда через индуктивность успевает достичь нуля. Такой режим называют режимом прерывистых токов. Он характеризуется увеличением пульсаций тока и напряжения на конденсаторе, что приводит к ухудшению качества выходного напряжения и росту шумов схемы. По этой причине режим прерывистых токов используется редко.

Существует разновидность схемы преобразователя, в которой «неэффективный» диод VD1 заменен на транзистор. Этот транзистор открывается в противофазе с основным транзистором VT1. Такой преобразователь называется синхронным и имеет больший КПД.

Достоинства и недостатки схем преобразования напряжений

Если бы одна из приведенных схем обладала абсолютным превосходством, то вторую бы благополучно забыли. Однако этого не происходит. Это значит, что обе схемы имеют преимущества и недостатки. Анализ схем стоит проводить по широкому кругу критериев (таблица 1).

Таблица 1. Преимущества и недостатки схем регуляторов напряжения

Характеристика

Линейный регулятор

Понижающий DC/DC-преобразователь

Типовой диапазон входных напряжений, В

до 30

до 100

Типовой диапазон выходных токов

сотни мА

единицы А

КПД

низкий

высокий

Точность установки выходного напряжения

единицы %

единицы %

Стабильность выходного напряжения

высокая

средняя

Генерируемый шум

низкий

высокий

Сложность схемной реализации

низкая

высокая

Сложность топологии ПП

низкая

высокая

Стоимость

низкая

высокая

Электрические характеристики. Для любого преобразователя основными характеристиками являются КПД, ток нагрузки, диапазон входного и выходного напряжений.

Рис. 6. КПД преобразователей напряжения

Значение КПД для линейных регуляторов невелико и обратно пропорционально входному напряжению (рисунок 6). Это связано с тем, что все «лишнее» напряжение падает на транзисторе, работающем в линейном режиме. Мощность транзистора выделяется в виде тепла. Низкий КПД приводит к тому, что диапазон входных напряжений и выходных токов линейного регулятора относительно невелики: до 30 В и до 1 А.

КПД импульсного регулятора значительно выше и меньше зависит от входного напряжения. При этом не редкостью являются входные напряжения более 60 В и нагрузочные токи более 1 А.

Если используется схема синхронного преобразователя, в котором неэффективный обратный диод заменен транзистором, то КПД будет еще выше.

Точность и стабильность выходного напряжения. Линейные стабилизаторы могут иметь чрезвычайно высокую точность и стабильность параметров (доли процента). Зависимость выходного напряжения от изменения входного и от тока нагрузки не превышает единиц процентов.

Импульсный регулятор по принципу функционирования изначально имеет те же источники погрешности, что и линейный регулятор. Кроме того, на отклонение выходного напряжения может существенно сказываться величина протекающего тока.

Шумовые характеристики. Линейный регулятор обладает умеренной шумовой характеристикой. Существуют низкошумящие прецизионные регуляторы, используемые в высокоточной измерительной технике.

Импульсный стабилизатор сам по себе является мощным источником помех, так как силовой транзистор работает в ключевом режиме. Генерируемые помехи делятся на кондуктивные (передающиеся по линиям питания) и индуктивные (передаются через непроводящие среды).

От кондуктивных помех избавляются при помощи фильтров нижних частот. Чем выше рабочая частота преобразователя, тем проще избавиться от помех. В измерительных схемах импульсный регулятор часто используют совместно с линейным стабилизатором. В этом случае уровень помех значительно сокращается.

Избавиться от вредного воздействия индуктивных помех гораздо сложнее. Эти помехи возникают в катушке индуктивности и передаются по воздуху и непроводящим средам. Для их устранения используют экранированные индуктивности, катушки на тороидальном сердечнике. При разводке платы применяют сплошную заливку полигоном земли и/или даже выделяют отдельный слой земли в многослойных платах. Кроме того, сам импульсный преобразователь максимально удаляется от измерительных схем.

Эксплуатационные характеристики. С точки зрения простоты схемной реализации и разводки печатной платы линейные регуляторы предельно просты. Кроме самого интегрального стабилизатора требуется всего пара конденсаторов.

Импульсный преобразователь потребует как минимум внешнего L-C-фильтра. В ряде случаев требуется внешний силовой транзистор и внешний обратный диод. Это приводит к необходимости расчетов и моделирования, а топология печатной платы существенно усложняется. Дополнительное усложнение платы происходит из-за требования к ЭМС.

Стоимость. Очевидно, что в силу большого количества внешних компонентов импульсный преобразователь будет иметь большую стоимость.

В качестве вывода можно определить преимущественные области применения обоих типов преобразователей:

линейные регуляторы могут применяться в маломощных низковольтных схемах с высокими точностью, стабильностью и требованиями к малым уровням шумов. Примером могут быть измерительные и прецизионные схемы. Кроме того, малые габариты и низкая стоимость итогового решения могут идеально подойти для портативной электроники и бюджетных устройств.

импульсные регуляторы идеально подойдут для мощных низко- и высоковольтных схем в автомобильной, промышленной и бытовой электронике. Высокий КПД зачастую делает использование DC/DC безальтернативным для портативных устройств и устройств с батарейным питанием.

Иногда возникает необходимость использовать линейные регуляторы при высоких входных напряжениях. В таких случаях можно воспользоваться стабилизаторами производства компании STMicroelectronics, обладающими рабочими напряжениями более 18 В. (таблица 2).

Таблица 2. Линейные регуляторы STMicroelectronics с высоким входным напряжением

Наименование

Описание

Uвх макс, В

Uвых ном, В

Iвых ном, А

Собственное
падение, В

L78M

Прецизионный регулятор на 500 мА

35

5, 6, 8, 9, 10, 12, 15

0.5

2

L78M24xx

Прецизионный регулятор на 500 мА

40

24

0.5

2

L78S

регулятор на 2 А

35

0.225

2

2

LM217LM317

Подстраиваемый регулятор

40

0.1; 0.5; 1.5

2

LM323

регулятор на 3 А

20

3

2

LM723

Прецизионный регулятор на 150 мА

40

0.15

3

KFxx

Регулятор со сверхнизким собственным падением

20

2.5 : 8

0.5

0.4

L4931

Регулятор со сверхнизким собственным падением

20

2.7 : 12

0.25

0.4

LD108x

Регулятор на 5 А с низким собственным падением и подстройкой выходного напряжения

30

1.5; 3; 5

1.3

LExx

Регулятор со сверхнизким собственным падением

20

3; 3.3; 4.5; 5; 8

0.1

0.2

LK115

Регулятор со сверхнизким собственным падением

20

3.3; 5

0.1

0.2

LM2931

Регулятор со сверхнизким собственным падением

40

3.3; 5

0.1

0.25

ST715

регулятор на 85 мА с низким собственным падением

24

2.5 : 3.3

0.085

0.5

L79xx

Прецизионный регулятор отрицательного напряжения

-35

-5; -8; -12; -15

1.5

1.1; 1.4

L79L05AB

Регулятор отрицательного напряжения

-35

-5; -8; -12; -15

0.1

1.7

LM337

Подстраиваемый регулятор отрицательного напряжения

-40

1.5

2

Если принято решение о построении импульсного ИП, то следует выбрать подходящую микросхему преобразователя. Выбор осуществляется с учетом ряда основных параметров.

>Основные характеристики понижающих импульсных DC/DC-преобразователей

Перечислим основные параметры импульсных преобразователей.

Диапазон входных напряжений (В). К сожалению, всегда есть ограничение не только на максимальное, но и на минимальное входное напряжение. Значение этих параметров всегда выбирается с некоторым запасом.

Диапазон выходных напряжений (В). В силу ограничения на минимальную и максимальную длительность импульса, диапазон значений выходного напряжения ограничен.

Максимальный выходной ток (А). Данный параметр ограничивается целым рядом факторов: максимальной допустимой рассеиваемой мощностью, конечным значением сопротивления силовых ключей и др.

Частота работы преобразователя (кГц). Чем выше частота преобразования, тем проще произвести фильтрацию выходного напряжения. Это позволяет бороться с помехами и снижать значения номиналов элементов внешнего L-C-фильтра, что приводит к увеличению выходных токов и к уменьшению габаритов. Однако рост частоты преобразования увеличивает потери на переключение силовых ключей и увеличивает индуктивную составляющую помех, что явно нежелательно.

КПД (%) является интегральным показателем эффективности и приводится в виде графиков для различных значений напряжений и токов.

Остальные параметры (сопротивление каналов интегральных силовых ключей (мОм), собственный ток потребления (мкА), тепловое сопротивление корпуса и др.) являются менее важными, но их также следует учитывать.

Новые преобразователи производства компании STMicroelectronics имеют высокие входное напряжение и КПД, и их параметры могут быть рассчитаны при помощи бесплатной программы eDesignSuite.

Линейка импульсных DC/DC от ST Microelectronics

Портфолио DC/DC STMicro­electro­nics постоянно расширяется. Новые микросхемы преобразователей имеют расширенный диапазон входных напряжений до 61 В ( L7987 / L7987L ), высокие выходные токи, выходные напряжения от 0.6 В ( L7985 / L7986 / L7986TA ) (таблица 3).

Таблица 3. Новые DC/DC STMicroelectronics

Характеристики

Наименование

ST1S40

ST1S40

ST1S41

L6986

L7985

L7986

L7986TA

L7987; L7987L

Корпус

VFQFPN-10L

HSOP-8; VFQFPN-8L; SO8

HSOP-8; VFQFPN-8L; SO8

HTSSOP16

VFQFPN-10L; HSOP 8

VFQFPN-10L; HSOP 8

HSOP 8

HTSSOP 16

Входное напряжение Uвх, В

4.0…18

4.0…18

4.0…18

4…38

4.5…38

4.5…38

4.5…38

4.5…61

Выходной ток, А

4

3

4

2

2

3

3

2 (L7987L); 3 (L7987)

Диапазон выходных напряжений, В

0.8…0.88×Uвх

0.8…Uвх

0.8…Uвх

0.85…Uвх

0.6…Uвх

0.6…Uвх

0.6…Uвх

0.8…Uвх

Рабочая частота, кГц

500

850

850

250…2000

250…1000

250…1000

250…1000

250…1500

Внешняя синхронизация частоты (макс), кГц

нет

нет

нет

2000

1000

1000

1000

1500

Функции

Плавный старт; защита от перегрузки по току; защита от перегрева

Дополнительные функции

ENABLE; PGOOD

ENABLE

LNM; LCM; INHIBIT; защита от перегрузки по напряжению

ENABLE

PGOOD; защита от провалов напряжения; подстройка тока отсечки

Диапазон рабочих температур кристалла, °C

-40…150

Все новые микросхемы импульсных преобразователей имеют функции плавного старта, защиты от перегрузки по току и перегрева.

DC/DC-преобразователи для шин питания с напряжением до 18 В

ST1S50 – высокоэффективный синхронный DC/DC-преобразователь с выходным током до 4 А, работающий на фиксированной частоте 500 кГц. Входное напряжение для него может лежать в диапазоне 4…18 В, а диапазон выходных напряжений – 0.8…0.88×Uвх (рисунок 7).

Рис. 7. Типовая схема включения ST1S50

Преобразователь имеет высокий КПД за счет применения синхронной схемы. Сопротивление открытого канала интегрированных ключей мало: 95 мОм (ключ верхнего плеча), 69 мОм (ключ нижнего плеча).

ST1S50 имеет существенные преимущества:
- Во-первых, интеллектуальная система контроля тока и особый режим ШИМ позволяют повысить величину КПД при малых нагрузках. Например, при входном напряжении 12 В, выходном напряжении 5 В и выходном токе более 250 мА КПД составит более 90%.
- Во-вторых, высокая рабочая частота и низкое сопротивление ключей позволяют уменьшить значение емкости выходного фильтра. В результате для части приложений достаточно будет одного керамического конденсатора. Такое решение позволяет снизить площадь, занимаемую преобразователем на плате.
- В-третьих, преобразователь имеет функцию «Power Good». Ее суть заключается в том, что схема с открытым стоком формирует на выводе PG низкий уровень в случае, если выходное напряжение падает ниже 91% от заданного значения. Вывод PG толерантен к уровню напряжения питания микросхемы.
- В-четвертых, ST1S50 имеет программируемое время плавного старта. Задание происходит посредством одного конденсатора, подключенного к выводу EN_SS. Этот же вывод используется для разрешения работы преобразователя.

Если для разрабатываемого устройства требуются, в первую очередь, минимальные габариты, то следует обратить внимание на преобразователи ST1S40/ST1S41.

ST1S40/ST1S41 – синхронные 3 A/4 А DC/DC-преобразователи, работающие со входными напряжениями 4…18 В. Диапазон выходных напряжений – от 0.8 В до уровня входного напряжения.

Преобразователи имеют высокий КПД по целому ряду причин: синхронная схема преобразователя, низкое сопротивление интегрированных силовых ключей (95 мОм для ключа верхнего плеча, 69 мОм для ключа нижнего плеча), высокая рабочая частота – до 850 кГц.

Еще одним преимуществом ST1S40/ST1S41 является простота схемотехнической реализации (рисунок 8). Микросхемы имеют встроенные схемы компенсации и плавного старта фиксированной длительности (1 мс). Это позволяет сократить количество необходимых внешних компонентов. С одной стороны, это упрощает стоимость конечного изделия, с другой – позволяет создавать компактные решения.

Рис. 8. Типовая схема включения ST1S40/ST1S41

ST1S50, ST1S40 и ST1S41 имеют широкий диапазон применений – это не только бытовая и потребительская электроника, но и системы безопасности (центральные блоки), системы ЧПУ (блоки процессоров, модули электроавтоматики, пульты операторов), измерительная и контрольно-проверочная аппаратура.

DC/DC-преобразователи для шин питания с напряжением до 38 В

DC/DC-преобразователи со входным напряжением до 38 В могут использоваться в составе различных устройств: потребительская электроника, источники питания для промышленных блоков, компьютеры (жесткие диски и приводы, принтеры, аудио- и видеокарты), источники питания светодиодов и др.

L7985 – DC/DC-преобразователь с интегрированным силовым ключом. Выходной ток микросхемы составляет 2 А, ток защитного отключения превышает 2.5 А. Диапазон выходных напряжений – от 0.6 В до Uвх.

Рабочая частота преобразователя определяется внешним резистором, подключенным к выводу FSW. Диапазон регулирования составляет от 250 до 1000 кГц.

L7985 имеет возможность внешней синхронизации с помощью вывода SYNC. В процессе работы преобразователь генерирует на этом выводе тактовый сигнал. Данный сигнал является сдвинутым на 180° базовым тактовым сигналом. При объединении выводов SYNC двух L7985 тот из преобразователей, чья частота выше, становится ведущим, второй преобразователь – ведомым. Ведомый начинает работать в соответствии с получаемым от ведущего тактовым сигналом. В результате базовые тактовые сигналы ведущего и ведомого оказываются сдвинутыми на полпериода. Это позволяет снизить уровень помех при одновременном переключении.

Возможна также работа преобразователя от внешнего источника тактирования.

Типовая схема включения L7985 (рисунок 9) требует дополнительных внешних элементов компенсации для обеспечения стабильности, это является основным недостатком данной микросхемы. Однако программа автоматизированного расчета eDesignSuite позволяет упростить расчет номиналов внешних компонентов.

Рис. 9. Типовая схема включения L7985/L7986/L7986TA

Кроме типовой схемы включения, с помощью L7985 можно создать инвертирующий преобразователь (рисунок 10). При таком включении диапазон выходных напряжений составляет -4.5…(38 – Uвх) В. Например, если требуется получить выходное напряжение -5 В, то входное напряжение должно лежать в диапазоне 4.5…33 В.

Рис. 10. Схема инверсного преобразователя на базе L7985/L7986/L7986TA

L7986 и L7986TA представляют собой преобразователи, совместимые с L7985 по выводам и функциям. Их главная отличительная особенность – увеличенный до 3 А выходной ток.

L7986TA позиционируется как преобразователь, подходящий для применения в автомобильных приложениях: автоприемники и магнитолы, бортовые информационные системы (бортовые компьютеры, мониторы). Производитель заявляет о гарантированном рабочем температурном режиме -40…125°C.

Общим недостатком микросхем L7985/L7986/L7986TA является большое количество внешних компонентов. Кроме того, внешний диод снижает суммарный КПД итогового преобразователя. Для получения более эффективного источника питания можно воспользоваться микросхемой L6986.

L6986 – синхронный преобразователь с интегрированными силовыми ключами, позволяющий обеспечивать выходной ток до 2 А. Диапазон входных напряжений для микросхемы составляет 4…38 В, а диапазон выходных напряжений – 0.85 В…Uвх.

Данный преобразователь позволяет строить высокоэффективные источники питания с высоким КПД по целому ряду причин:

  • синхронная схема преобразования исключает потери на обратном диоде;
  • низкое сопротивление открытого канала интегральных транзисторов: 180 мОм (верхнее плечо) 110 мОм (нижнее плечо);
  • наличие режима пониженного потребления при малой внешней нагрузке (Low consumption mode, LCM).

Режим LCM позволяет оптимизировать потребление при малых нагрузках. При пиковом токе ключа менее 700 мА преобразователь перестает коммутировать силовые ключи в непрерывном режиме, что исключает потери мощности на переключение. В этом режиме потребление микросхемы составляет 30 мкА. Применение данного режима дает преимущества при работе итогового электронного устройства или блока в циклическом режиме.

Еще одним особым режимом работы для L6986 является режим пониженных шумов (Low noise mode, LNM). В этом режиме микросхема работает при строго заданной частоте без пропуска импульсов при гарантированном нахождении в режиме непрерывных токов. Это позволяет минимизировать генерируемые шумы.

C первого взгляда типовая схема включения кажется достаточно сложной (рисунок 11). Но сложность связана, в первую очередь, с широкими возможностями микросхемы преобразователя.

Рис. 11. Типовая схема включения L6986

Дополнительными особенностями L6986 являются:

  • возможность внешней синхронизации с помощью вывода SYNC (аналогична описанной для 7985);
  • возможность настройки частоты преобразователя. Настройка производится подтяжкой вывода FSW к напряжению питания либо к земле;
  • возможность подстройки времени плавного запуска с помощью одного конденсатора, подключаемого к выводу SS/INH;
  • возможность включения и выключения L6986 при помощи вывода SS/INH. При напряжении на этом выводе менее 0.2 В микросхема переходит в спящий режим с типовым потреблением 8 мкА;
  • защита нагрузки от перенапряжения. Интегрированный монитор выходного напряжения контролирует напряжение на выводе обратной связи (FB). Если измеренное напряжение превышает заданное более чем на 20%, срабатывает защита. Система управления начинает разряд внешнего конденсатора фильтра с помощью транзистора нижнего плеча.

L6986 способен генерировать сигнал сброса на выводе RST для внешнего процессора или контроллера. Для этой цели используется интегрированный монитор выходного напряжения;

встроенная защита от перегрева и от перегрузки по току.

Широкий диапазон рабочих температур и входных напряжений позволяют применять L6986 в составе автомобильной и промышленной электроники со стандартными шинами питания 12 и 24 В. Высокая эффективность будет востребована в портативных устройствах с батарейным питанием. Высокая степень защиты нагрузки и низкий уровень помех отвечают требованиям ответственных приложений и измерительных комплексов.

DC/DC-преобразователи для шин питания с напряжением до 61 В

Микросхемы преобразователей с уровнями питающих напряжений до 61 В идеально подходят для построения высокозащищенных источников питания для промышленных и автомобильных шин питания 24 В с высоким уровнем мощных помех.

L7987 / L7987L представляют собой микросхемы понижающих DC/DC-преобразователей с выходным током до 3 А (L7987L – до 2 А). Эти преобразователи способны работать со входными напряжениями до 61 В, формируя выходное напряжение 0.8…Uвх В (рисунок 12).

Рис. 12. Типовая схема включения L7987/L7987L

Как и в случае с L6986, типовая схема включения L7987/L7987L с первого взгляда кажется достаточно сложной. Однако причина такой сложности – в большом количестве встроенных функций и возможности глубокой оптимизации параметров преобразователя в соответствии с заявленными требованиями.

Перечислим основные особенности данных преобразователей:

  • возможность внешней синхронизации с помощью вывода SYNC;
  • наличие функции оптимизации переключений при малых уровнях нагрузки преобразователя, позволяющее оптимизировать потребление при малых токах;
  • подстраиваемое значение тока ограничения. Настройка производится одним резистором;
  • настройка частоты преобразователя – 260…1000 кГц. Рабочая частота задается подтяжкой вывода FSW резистором определенного номинала к земле.
  • наличие функции PGOOD, позволяющей судить о достижении преобразователем заданных уровней выходного напряжения и отсутствия аварийных ситуаций;
  • наличие защиты от перенапряжения на нагрузке;
  • наличие защиты от перегрева.

Хотя типовые схемы включений представленных преобразователей и могут показаться сложными для расчета, не стоит этого бояться. Дело в том, что компания STMicroelectronics предлагает бесплатную онлайн-программу eDesignSuite для расчета и моделирования аналоговых схем. Этот инструмент позволяет спроектировать принципиальную схему DC/DC-преобразователя в несколько щелчков мыши.

Применение eDesignSuite и отладочных наборов для создания DC-DC-преобразователей

Проектирование DC/DC-преобразователя можно разделить на два этапа. На первом происходит проектирование и моделирование принципиальной схемы. На втором – разработка печатной платы. Компания STMicroelectronics предлагает использовать программу eDesignSuite и отладочные наборы преобразователей при решении этих задач.

Бесплатная онлайн-программа eDesignSuite доступна на сайте STMicroelectronics всем зарегистрированным пользователям. Процесс регистрации занимает несколько минут. eDesignSuite позволяет осуществлять проектирование и моделирование аналоговых схем преобразователей напряжения (AC/DC, DC/DC), источников питания для светодиодов, аналоговых активных фильтров, ВЧ-антенн.

Наличие такого инструмента весьма полезно для микросхем DC/DC-преобразователей производства компании STMicroelectronics. Как было отмечено выше, многие типовые схемы имеют большое количество внешних элементов, в том числе по причине большой функциональности преобразователей. При использовании eDesignSuite время на расчет компонентов сокращается до нескольких минут.

Создание нового преобразователя происходит по следующей схеме:

  • вход в систему myST на сайте www.st.com;
  • запуск eDesignSuite;
  • выбор раздела Power management → DC/DC converters;/p> <p ">выбор параметров преобразователя:
  • диапазон входных напряжений;
  • максимальный выходной ток;
  • необходимость гальванической изоляции;
  • рабочая частота преобразователя;
  • выбор микросхемы преобразователя из сгенерированного списка;
  • запуск расчета.
  • В результате пользователь получает всю необходимую информацию по принципиальной схеме:
  • непосредственно принципиальную схему;
  • перечень элементов: номиналы резисторов, конденсаторов и индуктивностей, модели внешних компонентов (индуктивностей, диодов и т.д.);
  • расчетные значения выходных токов и напряжений, которые отличаются от заданных из-за выбора номиналов из стандартных рядов;
  • расчет пульсаций токов и напряжений;
  • результаты поэлементного расчета мощности потерь на заданной частоте при заданных значениях токов и напряжений;
  • перегрев микросхемы преобразователя;
  • диаграммы Боде;
  • график зависимости КПД от выходного тока для различных напряжений;
  • временные диаграммы работы преобразователя.

После получения перечня элементов и принципиальной схемы, необходимо произвести проектирование топологии печатной платы. Для быстрого получения результата можно использовать готовые решения – отладочные платы от ST Microelectronics. Такой выбор оправдан при недостатке опыта разработке качественных преобразователей или при сжатых сроках разработки.

Заключение

Компания STMicroelectronics производит широкий спектр микросхем DC/DC-преобразователей для различных входных напряжений и выходных токов:
преобразователи для входных напряжений до 18 В (ST1S41/ST1S40/ST1S50);
преобразователи для входных напряжений до 38 В (L7985/L7986/L7986TA/L6986);
преобразователи для входных напряжений до 61 В (L7987/L7987L).

Среди микросхем есть как классические понижающие регуляторы, так и высокоэффективные синхронные преобразователи с интегрированными силовыми ключами (например, ST1S41/ST1S40/ST1S50/L6986).

Общим для всех микросхем является наличие функций плавного запуска, защиты от перегрузки по току и перегрева. В дополнение к этому, часть регуляторов имеет возможность задания рабочей частоты, функции оптимизации потребления при низких уровнях нагрузки, функцию защиты от перегрузки по напряжению на выходе и др.

Неизбежным злом расширения функциональности стало увеличение количества внешних компонентов.
Однако бесплатная система проектирования и моделирования eDesignSuite помогает быстро создавать новые ИП на основе DC/DC производства STMicroelectronics.

Оригинал: http://www.compel.ru/lib/ne/2014/6/7-do-61-v-na-vhode-novyie-dc-dc-preobrazovateli-ot-stmicroelectronics/

Микросхема драйвера PT4115E
Микросхема драйвера PT4115E

Для создания недорогого, надежного низково [ ... ]

НОВОСТИ
Аналог HV 9961 по доступной цене....

Доступно к поставке небольшое количество п [ ... ]

НОВОСТИ
Infineon оцифровывает питание энергоэффективных св...
Infineon оцифровывает питание энергоэффективных светодиодов

 Каждый пятый киловатт-час потребляемой во  [ ... ]

НОВОСТИ
Новый диэлектрический материал компании Litecool к...
Новый диэлектрический материал компании Litecool кардинально изменит характеристики мощных светодиодов

Компания Litecool изготовила светодиодные сбор [ ... ]

НОВОСТИ
Linear Technology выпускает 60-вольтовый драйвер с...
Linear Technology выпускает 60-вольтовый драйвер светодиодов с выходным током до 4 А

Linear Technology выпустила на рынок повышающий DC/DC [ ... ]

НОВОСТИ
Ключ нижнего плеча с быстрым выключением для комму...

Эта схема способна очень быстро отключать и [ ... ]

НОВОСТИ
До 61 В на входе.
До 61 В на входе.

Новые DC/DC-преобразователи от STMicroelectronics Вхо [ ... ]

НОВОСТИ
UCC28880 – бестрансформаторный AC-DC преобразовате...
UCC28880 – бестрансформаторный AC-DC преобразователь питания

Новый интегральный AC-DC преобразователь от  [ ... ]

НОВОСТИ
Seoul Semiconductor сообщает о доступности новых с...

Seoul Semiconductor сообщила о доступности новых мод [ ... ]

НОВОСТИ
ON Semiconductor представляет новые серии драйверо...

Расширение линейки однокаскадных решений с [ ... ]

НОВОСТИ
Other Articles

НОВОСТИ LED

Микросхема драйвера PT4115E
Микросхема драйвера PT4115E

Для создания недорогого, надежного низково [ ... ]

Аналог HV 9961 по доступной цене....

Доступно к поставке небольшое количество п [ ... ]

ДОСТУПНО СЕЙЧАС

Светодиодный модуль RLC36/10V_V1
Все характеристики этого простого и надежного модуля - здесь. 

ОЧЕНЬ СКОРО

 Светодиодный модуль для создания светильников ЖКХ.
Потребляемая мощность - 11 Вт,
Световой поток - 1275 Лм.

НА ГОРИЗОНТЕ

Драйвер 50W 350mA (IP 20).
Расчетные характеристики:
 вход: 175-275VAC;  Pout, max 50W;  PF>0.95;
 КПД -85...92%,в зависимости от нагрузки;
 коэффициент пульсаций <1%.