EntradaLámpara LED de red con fuente de alimentación basada en chip VIPer22A. VIPer: una nueva palabra en el diseño de fuentes de alimentación conmutadas Fuente de alimentación para viper22a
En el pasado reciente, muchas empresas fabricantes comenzaron a abandonar las fuentes de alimentación con transformadores debido a su considerable peso y sus importantes dimensiones generales. Imagine una fuente de alimentación mediante transformador con una potencia de salida de 100-150 W, incluso fabricada con un núcleo magnético toroidal. La masa de dicha fuente de alimentación será de aproximadamente 5-7 kg, y ni siquiera hay nada que hablar sobre sus dimensiones. Con la llegada de todo tipo de microcircuitos controladores PWM y potentes transistores MOSFET de alto voltaje, las fuentes de alimentación de los transformadores fueron reemplazadas por fuentes pulsadas, por lo que las dimensiones generales y el peso de las fuentes de alimentación disminuyeron varias veces. Las fuentes de alimentación conmutadas no son inferiores en potencia a las de transformador y, además, son mucho más eficientes. La eficiencia de las fuentes de alimentación conmutadas modernas alcanza el 95%. Sin embargo, este tipo de fuentes de alimentación tienen sus inconvenientes:
2. Dificultad de configuración debido a la selección de componentes pasivos en el arnés del controlador PWM, en el circuito de protección, etc.
Estas deficiencias también crean inconvenientes a la hora de diagnosticar averías y eliminarlas.
Los componentes principales del circuito clásico de una fuente de alimentación conmutada flyback constan de los siguientes bloques.
1. Circuito de entrada (incluye filtro de red, puente de diodos y condensadores de filtro).
2. Controlador PWM.
3. Circuitos de protección (sobretensión, sobretemperatura, etc.)
4. Circuitos de estabilización de tensión de salida.
5. Potente transistor MOSFET de salida.
6. Circuito de salida formado por un puente de diodos y condensadores de filtro.
Como puede ver, la cantidad de componentes activos incluidos en la composición. bloqueo de pulso La fuente de alimentación alcanza varias decenas, lo que aumenta las dimensiones generales del dispositivo y, como resultado, crea una serie de problemas durante el diseño y la depuración.
La empresa STMicroelectronics, tras analizar las dificultades encontradas durante el diseño. fuentes de pulso fuente de alimentación, ha desarrollado una serie única de microcircuitos que combinan un controlador PWM, circuitos de protección y un potente transistor MOSFET de salida en un chip. La serie de dispositivos recibió el nombre de VIPer.
El nombre VIPer proviene de la tecnología de fabricación del propio transistor MOSFET, es decir, Vertical Power MOSFET.
El diagrama funcional de uno de los dispositivos de la familia VIPer se presenta en la Figura 1.
Arroz. 1.
Características principales:
- frecuencia de conmutación ajustable de 0 a 200 kHz;
- modo de regulación actual;
- arranque suave;
- consumo de red C.A. menos de 1 W en modo de espera;
- apagado cuando la tensión de alimentación cae en caso de cortocircuito (cortocircuito) o sobrecorriente;
- circuito de disparo integrado en el chip;
- reinicio automático;
- protección contra sobrecalentamiento;
- límite de corriente ajustable.
Ejemplo diagrama esquemático La inclusión estándar de uno de los representantes de la familia VIPer se muestra en la Figura 2.
Al igual que en microcircuitos similares para la construcción de fuentes de alimentación conmutadas producidos por empresas como Power Integrations y Fairchild, la familia de microcircuitos VIPer utiliza un modo de regulación de corriente. Se utilizan dos bucles. comentario- bucle de control de corriente interno y bucle de control de voltaje externo. Cuando se enciende el MOSFET, el SenseFET monitorea el valor de corriente primaria del transformador y lo convierte a un voltaje proporcional a la corriente. Cuando este voltaje alcanza un valor igual a Vcomp (voltaje en el pin COMP (ver Fig. 1) - voltaje de salida amplificador de error), el transistor se apaga. Por lo tanto, el bucle de control de voltaje externo está determinado por el valor en el cual el bucle de corriente interno apaga el interruptor de alto voltaje. Es importante señalar una característica más de los microcircuitos VIPer, que los sitúa a un nivel superior a sus competidores. Esta es la capacidad de operar a frecuencias que alcanzan los 300 kHz. Le permite lograr una eficiencia aún mayor y utilizar transformadores con menor dimensiones generales, lo que conduce a la miniaturización de la fuente de energía manteniendo la potencia de salida de diseño.
Arroz. 2.
La familia VIPer cuenta con una amplia gama de dispositivos que facilitan la selección de un microcircuito que cumpla con las condiciones técnicas especificadas. Disponible en en este momento Los dispositivos, incluidos los nuevos productos, se presentan en la Tabla 1.
Tabla 1. Tabla resumen de dispositivos de la familia VIPer
| Nombre | U si, V | Ucc máx, V | R si, ohmios | Soy min, A | F sw, kHz | Marco |
|---|---|---|---|---|---|---|
| VIPer12AS | 730 | 38 | 30 | 0,32 | 60 | SO-8 |
| VIPer12ADIP | 730 | 38 | 30 | 0,32 | 60 | DIP-8 |
| VIPer22AS | 730 | 38 | 30 | 0,56 | 60 | SO-8 |
| VIPer22ADIP | 730 | 38 | 30 | 0,56 | 60 | DIP-8 |
| VIPer20 | 620 | 15 | 16 | 0,5 | hasta 200 | PENTAWATT H.V. |
| VIPer20(022Y) | 620 | 15 | 16 | 0,5 | hasta 200 | PENTAWATT H.V. |
| VIPer20DIP | 620 | 15 | 16 | 0,5 | hasta 200 | DIP-8 |
| viper20a | 700 | 15 | 18 | 0,5 | hasta 200 | PENTAWATT H.V. |
| VIPer20A(022Y) | 700 | 15 | 18 | 0,5 | hasta 200 | PENTAWATT H.V. |
| VIPer20ADIP | 700 | 15 | 18 | 0,5 | hasta 200 | DIP-8 |
| VIPer20ASP | 700 | 15 | 18 | 0,5 | hasta 200 | PoderSO-10 |
| VIPer50 | 620 | 15 | 5 | 1,5 | hasta 200 | PENTAWATT H.V. |
| VIPer50(022Y) | 620 | 15 | 5 | 1,5 | hasta 200 | PENTAWATT H.V. |
| VIPer50A | 700 | 15 | 5,7 | 1,5 | hasta 200 | PENTAWATT H.V. |
| VIPer50A(022Y) | 700 | 15 | 5,7 | 1,5 | hasta 200 | PENTAWATT H.V. |
| VIPer50ASP | 700 | 15 | 5,7 | 1,5 | hasta 200 | PoderSO-10 |
| VIPer53DIP | 620 | 17 | 1 | 1,6 | hasta 300 | DIP-8 |
| VIPer53SP | 620 | 17 | 1 | 1,6 | hasta 300 | PoderSO-10 |
| VIPer53EDIP | 620 | 17 | 1 | 1,6 | hasta 300 | DIP-8 |
| VIPer53ESP | 620 | 17 | 1 | 1,6 | hasta 300 | PoderSO-10 |
| VIPer100 | 700 | 15 | 2,5 | 3 | hasta 200 | PENTAWATT H.V. |
| VIPer100(022Y) | 700 | 15 | 2,5 | 3 | hasta 200 | PENTAWATT H.V. |
| VIPer100A | 700 | 15 | 2,8 | 3 | hasta 200 | PENTAWATT H.V. |
| VIPer100A(022Y) | 700 | 15 | 2,8 | 3 | hasta 200 | PENTAWATT H.V. |
| VIPer100ASP | 700 | 15 | 2,8 | 3 | hasta 200 | PoderSO-10 |
Los chips VIPer están disponibles en varios diseños de paquetes, como se muestra en la Figura 3.
Arroz. 3.
El paquete PowerSO-10 es un desarrollo de ST Microelectronics. Este paquete está diseñado para montaje en superficie sobre una almohadilla de cobre en la superficie. placa de circuito impreso, conectado al drenaje de un potente transistor.
La Tabla 2 presenta recomendaciones de STMicroelectronics para reemplazar dispositivos similares de otros fabricantes con dispositivos de la familia VIPer. esta mesa fue compilado a partir de materiales proporcionados por STMicroelectronics. Los dispositivos VIPer enumerados en la tabla no son análogos pin a pin de dispositivos de otros fabricantes. Los datos se compilaron en base a características paramétricas similares.
 |
||
| LNK562P | — | VIPER12ADIP |
| LNK562G | — | VIPER12AS |
| LNK563P | — | VIPER12ADIP |
| LNK564P | — | VIPER12ADIP |
| LNK564G | — | VIPER12AS |
| TNY274G | — | VIPER12AS VIPER22AS |
| TNY275P | — | VIPER12ADIP VIPER22ADIP |
| TNY275G | — | VIPER12AS VIPER22AS |
| TNY276P | — | VIPER12ADIP VIPER22ADIP |
| TNY276G | — | VIPER12AS VIPER22AS |
| TNY277P | — | VIPER12ADIP VIPER22ADIP |
| TNY277G | — | VIPER12AS VIPER22AS |
| TNY278P | — | VIPER22ADIP VIPER53EDIP |
| TNY278G | — | VIPER22AS VIPER53ESP |
| TNY279P | — | VIPER22ADIP VIPER53EDIP |
| TNY279G | — | VIPER22AS VIPER53ESP |
| TNY280P | — | VIPER22ADIP VIPER53EDIP |
| TNY280G | — | VIPER22AS VIPER53ESP |
| TOP232P | FSDM311 FSQ0165RN FSQ311 |
VIPer22ADIP VIPer20ADIP |
| TOP232G | — | VIPer22AS VIPer20ADIP |
| TNY264P | FSD210B FSQ510 FSQ510H |
VIPer12ADIP |
| TNY264G | — | VIPer12AS |
| TNY266P | FSDM311 FSQ0165RN FSQ311 |
VIPer22ADIP VIPer20ADIP |
| TNY266G | FSDM311L | VIPer22AS VIPer20ASP |
| TNY267P | FSDH0170RNB FSDL0165RN FSQ0165RN FSQ0170RNA |
VIPer22ADIP VIPer20ADIP |
| TNY267G | FSDL0165RL | VIPer22AS VIPer20ASP |
| TNY268P | FSDH0265RN FSDH0270RNB FSDM0265RNB FSQ0265RN FSQ0270RNA |
VIPer22ADIP VIPer20ADIP |
| TNY268G | — | VIPer22AS VIPer20ASP |
| TNY253P | — | VIPer12ADIP |
| TNY253G | — | VIPer12AS |
| TNY254P | — | VIPer12ADIP |
| TNY254G | — | VIPer12AS |
| TNY255P | — | VIPer12ADIP |
| TNY255G | — | VIPer12AS |
| TNY256P | FSDM311 FSQ0165RN FSQ311 |
VIPer22ADIP VIPer20ADIP |
| TNY256G | — | VIPer22AS VIPer20ASP |
| TNY256Y | — | viper20a |
| TOP221P | — | VIPer12ADIP |
| TOP221G | — | VIPer12AS |
| TOP221Y | — | VIPer12ADIP |
| TOP222P | FSDM311 FSQ0165RN FSQ311 |
VIPer22ADIP VIPer20ADIP |
| TOP222G | — | VIPer22AS VIPer20ASP |
| TOP222Y | — | viper20a |
| TOP223P | FSDL0165RN FSQ0165RN |
VIPer50A |
| TOP223G | — | VIPer50ASP |
| TOP223Y | — | VIPer50A |
| TOP224P | FSDH0265RN FSQ0265RN |
VIPer50A |
| TOP224G | — | VIPer50ASP |
| TOP224Y | KA5H0280RYDTU KA5M0280RYDTU |
VIPer50A |
| TOP226Y | KA5H0365RYDTU KA5H0380RYDTU KA5L0365RYDTU KA5L0380RYDTU KA5M0365RYDTU KA5M0380RYDTU |
VIPer100A |
| TOP227Y | — | VIPer100A |
| TOP209P | FSDM0565RBWDTU | VIPer12ADIP |
| TOP209G | — | VIPer12AS |
| TOP210PFI | — | VIPer12ADIP |
| TOP210G | — | VIPer12AS |
| TOP200YAI | — | VIPer22ADIP viper20a |
| TOP201YAI | — | VIPer50A |
| TOP202YAI | — | VIPer50A |
| TOP203YAI | — | VIPer100A |
| TOP214YAI | — | VIPer100A |
| TOP204YAI | — | VIPer100A |
Arroz. 4.
En conclusión, me gustaría señalar que STMicroelectronics ofrece a los desarrolladores un paquete gratuito software calcular los parámetros de una fuente de alimentación construida sobre la base de chips de la familia VIPer.
El paquete de software de diseño VIPer tiene disponible y interfaz clara, que le permite configurar cualquiera de los parámetros necesarios y obtener un diagrama listo para usar con una lista de componentes utilizados, gráficos y oscilogramas de procesos.
Para preguntas sobre el recibo informacion tecnica, pedido de muestras y entrega, póngase en contacto con COMPEL. Correo electrónico:
EEPROM en un nuevo paquete en miniatura
En marzo de 2007, STMicroelectronics anunció el lanzamiento de chips EEPROM familiares (capacidad de 2 a 64 kBit; con interfaz SPI o I 2 C) en un diseño MLP8 (ML - Micro Leadframe) en miniatura de 2x3 mm. En términos de características de rendimiento, el nuevo desarrollo es comparable a su predecesor, un microcircuito de 4x5 mm (en el paquete S08N), sin embargo, puede ahorrar significativamente espacio en la placa de circuito impreso, así como reducir el costo del dispositivo final. .
STMicroelectronics es la primera empresa que lanza al mercado una línea completa de series EEPROM en un paquete tan pequeño. Un cuerpo súper delgado (solo 0,6 mm) con clavijas planas ubicadas en ambos lados, un número de ciclos de memoria de hasta 1 millón (!) y la capacidad de almacenar los datos necesarios durante más de 40 años: todo esto hace que el microcircuito un digno representante de su familia.
El nuevo desarrollo está destinado a aplicaciones en amplias áreas de la microelectrónica moderna: cámaras fotográficas y de vídeo digitales, reproductores MP3 en miniatura, diversos controles remotos, consolas de juegos, dispositivos inalámbricos, Sistemas Wi-Fi.
El lanzamiento del nuevo microcircuito está previsto para el segundo semestre de 2007, pero ya se pueden pedir muestras.
Recientemente, las lámparas incandescentes, que tienen un recurso muy limitado de aproximadamente 1000 horas, y las lámparas de descarga de gas con un recurso de aproximadamente 20,000 horas, están siendo reemplazadas vigorosamente por análogos LED, que pueden funcionar sin reemplazo durante mucho más tiempo: 100,000 horas. Tienen la mayor eficiencia para convertir energía eléctrica en luz entre las fuentes de luz artificial, lo que obliga a los gobiernos de muchos países, incluida Rusia, a introducir más vigorosamente tecnologías de ahorro de energía en la tecnología de iluminación. Esto también se ve facilitado por la constante disminución del coste de los LED ultrabrillantes debido a la competencia de los fabricantes mundiales.
Desafortunadamente, la mayoría de las lámparas LED domésticas utilizan fuentes de alimentación de red sencillas con un condensador de balasto. Y esto a pesar de que las conocidas desventajas de este último (aumento de corriente cuando se enciende, un rango estrecho de tensión de red correspondiente a los límites de corriente permitidos a través de los LED, así como la posibilidad de daños debido a roturas de carga) conducen a un fallo prematuro de las lámparas. Esto significa que una solución de circuito de este tipo, en principio, no puede garantizar un funcionamiento eficaz a largo plazo de las fuentes de luz LED con un recurso previsto de 100.000 horas.
El diseño propuesto de una red SMPS simple y de pequeño tamaño para una lámpara LED (Fig. 1) está libre de tales deficiencias y, a pesar de su alta confiabilidad operativa, es muy económico (alrededor de 50 rublos sin LED). Usando herramientas de diseño asistido por computadora de este dispositivo Brinda al radioaficionado la oportunidad de variar de forma independiente la nomenclatura y el número de LED conectados.
El funcionamiento de dicho estabilizador de voltaje reductor de impulsos y los principios físicos de su funcionamiento se describen en las (Fig. 1c y Fig. 2.6).
Por lo tanto, analizaremos más de cerca la secuencia de diseño de un convertidor de red para alimentar 17 LED ultrabrillantes utilizados en el dispositivo descrito (Fig. 1). Entre ellos se encuentran EL1-EL8: LED estándar de 5 mm LC503TWN1-15G y EL9-EL11: LED con chip ARL-5060WYC, 3 unidades cada uno. en un paquete PLCC6 rectangular con dimensiones de 5x5 mm con una corriente directa permitida de hasta 40 mA y una caída de tensión directa de aproximadamente 3,2 V en cada diodo. Esta elección de LED en la copia del autor se debe a la necesidad de iluminación. teclado de computadora. Los primeros LED tienen un ángulo de radiación pequeño: 15° a la mitad del nivel de potencia, el segundo, grande: 120°. Como resultado, no habrá límites definidos en el punto de luz total y la iluminación en el centro es mayor que en la periferia. El tono de color de una fuente de luz de este tipo se sitúa entre el blanco frío y el blanco cálido, lo que depende de los parámetros de los LED utilizados.
Por razones de diseño, el mismo tipo de LED se conectan en serie, lo que da como resultado los LED que se muestran en la Fig. 1 dos circuitos (de 8 y 9 LED, respectivamente), que están conectados en paralelo a través de resistencias limitadoras de corriente R2 y R3. El voltaje de salida del convertidor para ambos circuitos se selecciona a 32 V con una corriente de carga de 40 mA.
Para diseñar el convertidor se utilizó el programa Non-Isolated VIPer Design Software v.2.3 (NIVDS), que se describe en el artículo. El programa dejó seleccionado el intervalo de voltaje de la red de forma predeterminada 88...264 V. Se utilizó el controlador PHI: chip VIPer22A con una frecuencia de conversión de 60 kHz, modo de conversión intermitente (DCM - Modo de corriente discontinua), voltaje de salida - 32 V a una corriente de 40 mA. La inductancia del inductor de almacenamiento L1, calculada por el programa, fue de 2,2 mH. Otros parámetros del convertidor: eficiencia - 74%, amplitud máxima de corriente del transistor de conmutación del microcircuito DA1 - 169 mA, su temperatura máxima– 47 °C, valor efectivo del consumo de corriente – 17 mA con una tensión de red máxima de 264 V.
Choke L1 es un DM-0.1 de alta frecuencia modificado de 500 μH. Para aumentar su inductancia a 2,2 mH, se añaden al devanado existente 2 capas de 100 vueltas de cable PEV-2 con un diámetro de 0,12 mm, sin cambiar la dirección del devanado. El aislamiento entre las capas añadidas, así como el revestimiento general del acelerador, se realiza con cinta adhesiva (scotch tape). Los cables del inductor están doblados para montarlos en una placa de circuito impreso a no menos de 5 mm del cuerpo de ferrita; de lo contrario, los cables del bobinado de fábrica se dañarán. En lugar del inductor DM-0.1 modificado, puede utilizar los inductores KIG-0.2-2200 o SDR1006-2200.
En la figura se muestra un dibujo de la placa de circuito impreso del convertidor, hecha de un laminado de fibra de vidrio recubierto por una cara con un espesor de 1...1,2 mm. 2, y ella apariencia– en la figura. 3. El condensador C1 se suelda al tablero con un espacio de 7...8 mm, ya que debe inclinarse hacia el centro del tablero para que encaje en la base usada de una lámpara de bajo consumo quemada.
El convertidor puede utilizar condensadores de óxido importados con máxima temperatura de funcionamiento 105°C. Los condensadores C2 y C5 son de película o cerámicos con una tensión nominal de al menos 50 V. El puente fusible FU1 es un cable fusible con una corriente nominal de 1 A. La ranura protege la placa si FU1 se quema. Pero la ranura no es necesaria si el puente se reemplaza con un eslabón fusible en una carcasa de cerámica (de las series VP1-1, VP1-2) o con una resistencia de seguridad R1-25 (o una resistencia importada similar de 8 ... 10 ohmios). Si se utiliza una resistencia de seguridad, la resistencia de la resistencia R1 se reduce a 10...12 ohmios.
La carga LED R2R3EL1 – EL11 se monta en otra placa de circuito impreso hecha de laminado de fibra de vidrio de doble cara con un espesor de 0,5... 1 mm (Fig. 4). La sección de lámina poligonal en el centro de la placa está diseñada para eliminar el calor de los LED de montaje en superficie EL9-EL11. Las resistencias limitadoras de corriente R2 y R3 son PH1-12 de tamaño estándar 1206. Las dos placas se conectan entre sí soldando en las almohadillas de contacto correspondientes tres trozos de alambre de cobre con un diámetro de 0,7 mm y una longitud de aproximadamente 7 mm. sobre el que se colocan piezas de varillas huecas de plástico hechas de rodamientos de bolas como manijas limitadoras de las cajas de grasa Dos cables suministran energía a la placa con LED y el tercero proporciona la rigidez necesaria de la estructura. Al realizar la conexión, los lados adyacentes son aquellos libres de elementos en ambos tableros. en los agujeros almohadillas de contacto marcados con asteriscos, se insertan trozos cortos de alambre y se sueldan en ambos lados. En primer lugar, utilizando LATR, es recomendable verificar la estabilidad de la tensión de salida de 32 V en todo el rango de cambios en la tensión de red (88...264 V), mientras que en lugar de LED se utilizan resistencias con una resistencia total de 800 Luego se conectan los LED en su lugar y, en lugar de las resistencias limitadoras de corriente constante, R2 y R3 se sueldan temporalmente con recortadores con una resistencia de 150 ohmios. Al realizar mediciones, tenga cuidado con las descargas eléctricas, ya que todos los elementos del dispositivo. están conectados galvánicamente a la red eléctrica. Todos los cambios se realizan únicamente en el estado deshabilitado. Las resistencias del recortador se ajustan con un destornillador dieléctrico. La corriente a través de cada circuito LED se monitorea con un miliamperímetro. Aunque los LED utilizados permiten una corriente directa de hasta 40 mA con el correspondiente aumento de brillo, para lograr la durabilidad indicada de los LED, la corriente se establece en 20 mA ajustando. las resistencias. Aproximadamente 5 minutos después del encendido, las condiciones térmicas de los LED se estabilizan, por lo que es necesario un ajuste de corriente adicional. Si hay un miliamperímetro, la corriente en cada circuito LED se ajusta por turno. Finalmente, las resistencias de recorte se reemplazan con constantes de la resistencia encontrada.
Usando la herramienta Waveforms, el programa NIVDS le permite simular los modos de un controlador PHI. En la figura. La Figura 5 muestra un diagrama de la corriente de pulso en el controlador a una tensión de red de 220 V, que prácticamente coincide con los resultados de las mediciones de control. El intervalo O...1,5 µs corresponde al estado abierto del transistor de conmutación del microcircuito DA1 (carrera de avance del convertidor). El color azul muestra un gráfico de la corriente en el inductor de almacenamiento durante la carrera inversa del convertidor. El intervalo de 1,5 ... 13 μs corresponde a la etapa de transferencia a la carga de la energía acumulada por el acelerador durante la carrera de avance. El intervalo de 13...16,6 μs es la llamada pausa muerta en el funcionamiento del convertidor, cuando se producen oscilaciones libres y amortiguadas de tensión y corriente en el circuito de salida. Estas oscilaciones se ilustran más claramente mediante un diagrama de voltaje en la fuente del transistor en relación con el cable de alimentación común (Fig.6), donde se ve claramente que se producen oscilaciones de voltaje amortiguadas con respecto al nivel de 32 V, correspondientes a el voltaje de salida del convertidor. El filtro de salida C4C5 reduce la ondulación del voltaje de salida a 300 mV.
Como se puede ver en la Fig. 5 y 6, la corriente máxima del transistor de conmutación del microcircuito (169 mA) es varias veces menor que el valor máximo permitido de 700 mA, el voltaje en el drenaje de este transistor (300 V) también es menor que el máximo permitido. 730 V. Esto asegura el funcionamiento del convertidor con un gran margen de resistencia eléctrica, lo que, junto con la protección térmica integrada en el chip, así como la protección contra cortocircuitos y roturas de carga, garantiza muchos años de funcionamiento confiable del dispositivo descrito.
La apariencia de la lámpara LED se muestra en la Fig. 7. Utiliza un reflector de una linterna defectuosa.
Literatura
1. Kosenko S. Características del funcionamiento de elementos inductivos en convertidores de ciclo único. - Radio. 2005. No. 7. p. 30-32.
2. Kosenko S. Diseño asistido por computadora SMPS de pequeño tamaño en microcircuitos VIPer - Radio, 2008, No. 5, p. 32. 33.
Descripción
Los microcircuitos están diseñados para la construcción de convertidores aislados galvánicamente con retroalimentación (convertidores flyback) con Uin constante de 35 a 400 V (Uin variable de 85 a 300 V), Uout de 2,5 a 150 V y corrientes de hasta 30 A. Modo de estabilización de corriente y limitación de corriente controlada, funciones de reinicio automático y arranque suave, protección contra sobretensión y sobrecarga, posibilidad sincronización externa y control de apagado: le permiten diseñar fuentes de alimentación compactas y altamente confiables con una eficiencia de hasta el 90%. en la mesa 1 proporciona las principales características de los microcircuitos VIPer de STMicroelectronics.
Mesa 1. Características principales de los chips VIPer de STMicroelectronics
| Tipo | Uсi máx, V | Rsi, ohmios | IC máx, A | Pmáx, W | Fsw. kilociclos | Tipos de casos |
|---|---|---|---|---|---|---|
| VIPer20 | 620 | 16 | 0,5 | 20 | hasta 200 | |
| viper20a | 700 | 18 | 0,5 | 20 | hasta 200 | Pentavatio HV, PowerSO-10, DIP-8, Pentavatio HV (022Y) |
| VIPer20B | 400 | 8,7 | 1,3 | 20 | hasta 200 | |
| VIPer50 | 620 | 5 | 1,5 | 50 | hasta 200 | Pentavatio HV, PowerSO-10, Pentavatio HV (022Y) |
| VIPer50A | 700 | 5,7 | 1,5 | 50 | hasta 200 | Pentavatio HV, PowerSO-10, Pentavatio HV (022Y) |
| VIPer50B | 400 | 2,2 | 3 | 50 | hasta 200 | Pentavatio HV, PowerSO-10, Pentavatio HV (022Y) |
| VIPer100 | 620 | 2,5 | 3 | 100 | hasta 200 | Pentavatio HV, PowerSO-10, Pentavatio HV (022Y) |
| VIPer100A | 700 | 2,8 | 3 | 100 | hasta 200 | Pentavatio HV, PowerSO-10, Pentavatio HV (022Y) |
| VIPer100B | 400 | 1,1 | 6 | 100 | hasta 200 | Pentavatio HV, PowerSO-10, Pentavatio HV (022Y) |
| VIPer12A | 730 | 30 | 0,36 | 15 | 50 | DIP-8, SO-8 |
| VIPer22A* | 730 | 17 | 0,63 | 25 | 50 | DIP-8, SO-8 |
| VIPer30ALL* | 650 | 12 | 0,9 | 25_45 | hasta 300 | Pentavatio HV (022Y), DIP-8, PowerSO-10, TO-220FP-5L, SO-8 |
| VIPer50ALL* | 650 | 5,4 | 2 | 40_70 | hasta 300 | Pentavatio HV (022Y), PowerSO-10, DIP-8, TO-220FP-5L |
| * - en desarrollo | ||||||
Arroz. 1. Diagrama de bloques de controladores PWM de la familia VIPer.
Arroz. 2. Diseño de circuito de una fuente de alimentación basada en VIPer100.
Características principales Frecuencia de conmutación ajustable: de 0 a 200 kHz; Ventajas Como en chips similares de la familia TOPSwitch fabricados por Power Integrations, los chips de la familia VIPer utilizan un modo de control de corriente. Se utilizan dos bucles de retroalimentación: un bucle de control de corriente interno y un bucle de control de voltaje externo. Cuando se enciende el MOSFET, el SenseFET monitorea el valor de corriente primaria del transformador y lo convierte a un voltaje proporcional a la corriente. Cuando este voltaje alcanza un valor igual a Vcomp (el voltaje en el pin COMP es el voltaje de salida del amplificador de error), el transistor se apaga. Por lo tanto, el bucle de control de voltaje externo está determinado por el valor en el cual el bucle de corriente interno apaga el interruptor de alto voltaje.
. modo de regulación actual;
. arranque suave;
. Consumo de energía CA inferior a 1 W en modo de espera;
. apagado cuando la tensión de alimentación cae en caso de cortocircuito (cortocircuito) o sobrecorriente;
. circuito de disparo integrado en el chip;
. reinicio automático;
. protección contra sobrecalentamiento;
. límite de corriente ajustable.
El modo de control de corriente garantiza una buena limitación en caso de cortocircuito. En este caso, el voltaje del devanado de retroalimentación disminuye y, por lo tanto, Vdd (voltaje en el pin VDD) alcanza un nivel de 8 V. En este caso, la protección contra subtensión UVLO se activa y el transistor se apaga. Se enciende la fuente de corriente de disparo de alto voltaje, que carga el capacitor externo C4 (Fig. 2) a un nivel de 11 V (en consecuencia, el tiempo de reinicio dependerá de la capacitancia de C4), momento en el cual se intenta para encender la fuente de alimentación en modo de funcionamiento.
Si lo desea, la corriente máxima limitada internamente se puede reducir limitando el voltaje en el pin Vcomp, lo cual es útil para apagar de forma remota toda la fuente de alimentación a través de una señal externa.
Una ventaja importante de la familia VIPer es el rango de ciclo de trabajo extremadamente amplio: del 0 al 90 %. Integraciones de energía Se sabe que la familia de circuitos integrados TOPSwitch requiere una pequeña carga de lastre durante el funcionamiento inactivo para mantener el suministro de energía dentro de los límites reglamentarios.
VIPer no tiene este inconveniente. Mientras están en modo inactivo, cambian al modo de pulsos de corriente individuales, lo que permite regular el devanado secundario. En este caso, el voltaje en el devanado auxiliar excede los 13 V y convierte el amplificador de error en un estado cero lógico. El transistor se apaga y la fuente de alimentación funciona con un ciclo de trabajo casi nulo. Cuando Vdd alcanza el umbral de encendido, el dispositivo se vuelve a encender durante un breve periodo de tiempo. Estos ciclos se repiten con períodos de conmutación omitidos y la frecuencia de funcionamiento equivalente en este modo es mucho menor que en el modo normal, lo que resulta en una reducción significativa en el consumo de energía de CA. El modo de espera cumple con el estándar alemán Blue Angel (consumo de energía inferior a 1 W para sistemas en modo de espera).
Otra ventaja importante de VIPer es la frecuencia de conversión ajustable hasta 200 kHz mediante una cadena RC externa. Una frecuencia de reloj de 200 kHz permite reducir el tamaño del transformador y del filtro LC de filtrado de salida y, por tanto, de toda la fuente de alimentación en su conjunto. Además, el pin OSC permite la sincronización de la fuente de alimentación desde una fuente de señal externa.
Cabe señalar que las características térmicas mejoradas de la familia de chips VIPer en comparación con la familia TOPSwitch Power Integrations. La resistencia térmica de la caja RJA VIPer Pentawatt alcanza los 60ºC/W, y la caja PowerSO-10 alcanza los 50ºC/W. Al mismo tiempo, el paquete PowerSO-10 es muy conveniente cuando se utiliza tecnología de montaje en superficie y se puede instalar en una almohadilla de contacto de cobre en la superficie de una placa de circuito impreso con un sustrato ancho conectado al drenaje de un transistor de potencia.
Las últimas novedades son los nuevos chips de la familia VIPer. Se trata de VIPer20AII, VIPer50AII con una frecuencia de conmutación de hasta 300 kHz, así como VIPer12A con una frecuencia de conmutación fija de 50 kHz y una potencia de salida máxima de 12 W en paquetes DIP-8 y SO-8. Interesante comparar especificaciones técnicas dos familias similares de controladores PWM de alto voltaje TOPSwitch de Power Integrations y VIPer de STMicroelectrónica(Tabla 2).
Mesa 2. Características comparativas VIPer y TOPSwitch
Viktor Petrovich Oleynik,
especialista técnico SEA - Electrónica,