Вы находитесь здесь: Главная > Микросхемы > Современные микросхемы infineon и shindengen для импульсных источников питания

Современные микросхемы infineon и shindengen для импульсных источников питания

Современные микросхемы infineon и shindengen для импульсных источников питания

Микросхемы для импульсных источников питания (SMPS) выпускает огромное число компаний, что часто не позволяет разработчикам сделать осознанный выбор определенных типов микросхем при разработке импульсных источников питания. Для некого прояснения ситуации создателем был проведен анализ применяемости микросхем в источниках питания бытовой аппаратуры и офисной техники Panasonic. В итоге анализа сервисной документации нескольких 10-ов моделей DVD-проигрывателей и рекордеров компании выяснилось, что в их импульсных источниках питания в главном употребляются микросхемы нескольких определенных производителей, или они построены на дискретных компонентах.

Введение

Из практики ремонта понятно, что выход из строя микросхем SMPS — более всераспространенная причина отказов техники. Panasonic выпускает бытовую аппаратуру миллионными тиражами, и надежность источников питания для нее должна быть на высочайшем уровне. В DVD-проигрывателях и рекордерах Panasonic, вошедших в обзор, использованы микросхемы SMPS компаний Sanken, Fuji Electric, Shindengen, Infineon и неких других. В микросхемах серий CoolSET Infineon и неких микросхемах серии MR5000 Shindengen употребляются полевые транзисторы CoolMOS (зарегистрированная торговая марка Infineon), микросхемы SMPS этих компаний и являются предметом рассмотрения.

Обе компании при разработке микросхем SMPS повышенное внимание уделили вопросам понижения употребления электроэнергии источниками питания в дежурном режиме. Неувязка экономии электроэнергии аппаратурой широкого внедрения в недалеком будущем может стать животрепещущей и для русских производителей электрической техники: идет речь о скором внедрении в стране цифрового наземного телевидения DVB-T. Для воплощения этого проекта потребуются 10-ки миллионов приставок к телекам, создание которых подразумевается сделать на российских предприятиях. Хотя в Рф на муниципальном уровне еще не приняты решения о понижении употребления электроэнергии бытовой аппаратурой, разработка эконом источников питания приставок, огромную часть времени работающих в дежурном режиме, в недалеком будущем может стать животрепещущей. (В Стране восходящего солнца и ряде европейских государств требования и советы производителям аппаратуры широкого употребления, работающей в дежурном режиме, законодательно сформированы и производятся.)

Компания Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd (Токио, Япония) базирована 16 августа 1949 года, численность персонала — 5940 человек, консолидированный объем продаж — 85 239 млн йен (на 31 марта 2009 года). Президент компании — Коджиро Ода (Kojiroh Oda). Shindengen выпускает дискретные полупроводниковые приборы, микросхемы источников питания, DC/DC-конверторы, системы питания, продукты для авто электроники, оборудование для силовой электроники. Неизменными покупателями продукции Shindengen являются более 50 ведущих глобальных производителей радиоэлектронной аппаратуры и ряд автомобилестроительных компаний, в том числе: LG, Canon, Sanyo, Sharp, Suzuki Motor, Seiko Epson, Sony, Toshiba, NTT, IBM Japan, Самсунг, NEC, Pioneer, Panasonic, Hitachi, Fuji, Fujitsu, Honda Motor, Митсубиши, Yamaha Motor, Ricoh, Бмв, Daewoo, Ericsson, Nokia, Philips, Тоета Tsusho [1]. Компания выпускает информационно-технический журнальчик «PassWord», европейский кабинет базируется в Велвин-Гарден-Сити, Англия (www. shindengen. co. uk), имеется подразделение в Дюссельдорфе, Германия (www. shindengen. de).

Infineon Technologies AG (Нойбиберг, Германия) 1 апреля 1999 года была выделена в отдельную компанию из подразделения полупроводниковых устройств концерна Siemens (рис. 1). Число служащих — 41,3 тыс., оборот — 4,32 миллиардов евро (на 2008 год). По исследования IMS Research компания является наикрупнейшим в мире производителем силовых полупроводниковых устройств с толикой рынка 9,7% (2007 год), на втором и 3-ем местах расположились STM и Fairchild [2]. Компания отлично известна в Рф, ее интересы представляют 8 дистрибьюторов в Москве, в Санкт-Петербурге — субдистрибьютор «ЭФО&#187-. Энтузиазм к компании проявило правительство Рф: на состоявшейся в августе 2009 года встрече президента Дмитрия Медведева с канцлером ФРГ Ангелой Меркель был обсужден вопрос о вхождении АФК «Система&#187- в капитал Infineon. Идет речь о производителе запоминающих устройств Qimonda, 77,47% капитала которой принадлежит Infineon [3].

Рис. 1. Предприятие Infineon в Нойбиберге

Микросхемы SMPS Shindengen

Компания выпускает микросхемы SMPS под общим заглавием Partial Resonance Power Supply — отчасти резонансные источники питания (более обычное заглавие — квазирезонансные преобразователи). В 2002 году были представлены микросхемы серий MR1000, MR2000, в 2005 — MR4000, MR5000. Основная цель разработки серии MR1000 состояла в выполнении советов Министерства экономики, торговли и индустрии Стране восходящего солнца об уменьшении употребления электроэнергии аппаратами, работающими в дежурном режиме. В итоге мощность употребления SMPS на микросхемах серии в дежурном режиме при стандартном сетевом напряжении 100 В/60 Гц была снижена до 100 мВт. Для реализации отчасти резонансного (квазирезонансного) режима в микросхемах применены сенсоры нулевого тока (Z/C — zero current detection), дозволяющие обеспечить коммутацию силовых в ключей при наименьшем значении тока, что и является основной особенностью квазирезонансных преобразователей. Эффективность микросхем серии MR1000 в рабочем режиме составляет 82-85% (при Рвых более 10 Вт), в дежурном — 70-80% (при Рвых более 0,5 Вт). В качестве выходных ключей в микросхемах 1000-й серии применены MOSFET-транзисторы, 2000-й серии — быстродействующие IGBT на напряжение 900 В (в исполнениях для сетей 180-276 В/50/60 Гц).

Усовершенствования микросхем серий MR4000/MR5000 в главном свелись к применению в качестве силовых ключей новых MOSFET, CoolMOS Infineon и быстродействующих IGBT 2-го поколения (своей патентованной разработки). Эффективность SMPS на микросхемах 4000-й серии добивается 90%, с корректорами коэффициента мощности — до 94% при выходной мощности более 50 Вт [4]. В каталоге компании 2009 года представлены микросхемы SMPS 4000-й серии [5], их классификационные характеристики приведены в таблице 1. Все микросхемы выполнены в корпусах FTO-7P, набросок внешнего облика и нумерация выводов микросхем приведены на рис. 2.

Таблица 1. Классификационные характеристики микросхем серии MR4000

Тип микросхемы Uсети, В Pвых, Вт Тип выходного ключа Рвых (Uc = 90-276 B), Вт MR4500 90-132 12 MOSFET — MR4510 90-132 25 MOSFET — MR4520 90-132 50 MOSFET — MR4530 90-132 80 MOSFET — MR4710 180-276 25 MOSFET 12 MR4720 180-276 50 MOSFET 25 MR4010 180-276 65 IGBT 45 MR4011 180-276 65 IGBT 45 MR4020 180-276 105 IGBT 70 MR4030 180-276 135 IGBT 90 MR4040 180-276 180 IGBT 120

Рис. 2. Набросок внешнего облика корпуса FTO-7P

Предназначения выводов:

Современные микросхемы infineon и shindengen для импульсных источников питания1 (Z/C) — вывод схемы сенсора нулевого тока, при понижении напряжения на этом выводе до 4,1 В и наименее происходит переключение микросхемы в дежурный режим (для реализации требуется гальваническая развязка с наружной схемой управления, зачем обычно употребляется дополнительный оптрон).

2 (F/B) — вход оборотной связи для регулировки продолжительности ШИМ-импульсов, к вторичным узлам SMPS вывод подключается через оптрон.

3 (GND) — общий корпус.

4 (VCC) — напряжение питания схем управления.

5 (Source/Emitter/OCL) — вывод истока MOSFET либо эмиттера IGBT, служит для подключения резистора схемы защиты от перегрузки по току, являющегося датчиком выходного тока главного транзистора.

7 (Vin) — вход пуска (подключается к сетевому выпрямителю SMPS), ток по цепи VCC поступает лишь на интервале пуска и автоматом прерывается после вхождения в рабочий либо дежурный режимы.

9 (Drain/Collector) — вывод стока MOSFET либо коллектора IGBT. Микросхемы SMPS Infineon Technology AG

В каталоге компании 2009 года микросхемы SMPS находятся в разделе Power Management [6], подразделах AC/DC — Integrated Power ICs — CoolSET-F2/CollSET-F3, классификационные характеристики микросхем серии CoolSET-F2 из листов данных 2006 г. приведены в таблице 2, CoolSET-F3 из листов данных 2005-2009 гг. — в таблице 3.

Таблица 2. Классификационные характеристики микросхем серии CoolSET-F2

Тип микросхемы Uси, В Iс, A Rси откр, Ом Fr, кГц Рвых1 (при сетевом напряжении 230В ±15%), Вт Рвых2 (при сетевом напряжении 85- 265 В), Вт Корпус ICE2A0565Z 650 0,5 4,7 100 23 13 PG-DIP-7 ICE2A180Z 800 1 3 100 29 17 PG-DIP-7 ICE2A280Z 800 2 0,8 100 50 31 PG-DIP-7 ICE2A0565 650 0,5 4,7 100 23 13 PG-DIP-8 ICE2A165 650 1 3 100 31 18 PG-DIP-8 ICE2A265 650 2 0,9 100 52 32 PG-DIP-8 ICE2A365 650 3 0,45 100 67 45 PG-DIP-8 ICE2B0565 650 0,5 4,7 67 23 13 PG-DIP-8 ICE2B165 650 1 3 67 31 18 PG-DIP-8 ICE2B265 650 2 0,9 67 52 32 PG-DIP-8 ICE2B365 650 3 0,45 67 67 45 PG-DIP-8 ICE2A0565G 650 0,5 4,7 100 23 13 PG-DSO-12 ICE2A380P2 800 3 2,1 100 111 60 TO-220 ICE2A765P2 650 7 0,45 100 240 130 TO-220 ICE2B765P2 650 7 0,45 67 240 130 TO-220

Современные микросхемы infineon и shindengen для импульсных источников питанияТаблица 3. Классификационные характеристики микросхем серии CoolSET-F3

Тип микросхемы Корпус Іс, A Rси откр, Ом Рвых1 (при сетевом напряжении 230 В ±15%), Вт Рвых2 (при сетевом напряжении 85- 265 В), Вт Fr, кГц ICE3A0565Z DIP-7 0,5 4,7 25 12 100 ICE3A2065Z DIP-7 2 0,92 57 28 100 ICE3A0365 DIP-8 0,3 6,45 22 12 100 ICE3B1565 DIP-8 1,5 1,7 42 20 67 ICE3B2065 DIP-8 2 0,92 57 28 67 ICE3B2565 DIP-8 2,5 0,65 68 33 67 ICE3B0365J DIP-8 0,3 6,45 22 10 67 ICE3B0565J DIP-8 0,5 4,7 25 12 67 ICE3B1565J DIP-8 1,5 1,7 42 20 67 ICE3A1065L DIP-8 1 2,95 32 16 100 ICE3A1565L DIP-8 1,5 1,7 42 20 100 ICE3B0365L DIP-8 0,3 6,45 22 10 67 ICE3A1065LJ DIP-8 1 2,95 32 16 100 ICE3A0565 DIP-8 0,5 4,7 25 12 100 ICE3A1065 DIP-8 1 2,95 32 16 100 ICE3A1565 DIP-8 1,5 1, 7 42 20 100 ICE3A2065 DIP-8 2 0,92 57 28 100 ICE3A2565 DIP-8 2,5 0,65 68 33 100 ICE3B0365 DIP-8 0,3 6,45 22 10 67 ICE3B0565 DIP-8 0,5 4,7 25 12 67 ICE3B1065 DIP-8 1 2,95 32 16 67 ICE3BR4765J DIP-8 0,5 4,7 27 18 65 ICE3B2065J DIP-8 2 0,92 57 29 67 ICE3BR0665J DIP-8 2,5 0,65 74 49 65 ICE3BR1765J DIP-8 1,5 1,7 46 31 65 ICE3A1065ELJ DIP-8 1 2,95 32 16 100 ICE3A2065ELJ DIP-8 2 0,92 57 28 100 ICE3B0365JG DSO-12 0,3 6,4 22 10 67 ICE3B0565JG DSO-12 0,5 4,7 25 12 67 ICE3A2065P TO-220 2 3 102 50 100 ICE3B2065P TO-220 2 3 102 50 67 ICE3B3065P TO-220 3 2,1 128 62 67 ICE3B3565P TO-220 3,5 1,55 170 83 67 ICE3B5065P TO-220 5 0,95 220 105 67 ICE3B5565P TO-220 5,5 0,79 240 120 67 ICE3A3065P TO-220 3 2,1 128 62 100 ICE3A3565P TO-220 3,5 1,55 170 83 100 ICE3A5065P TO-220 5 0,95 220 105 100 ICE3A5565P TO-220 5,5 0,79 240 120 100 ICE3BR0665JF TO-220 4,8 0,59 259 173 67 ICE3BR2565JF TO-220 1,8 2,5 106 81 67 ICE3BR1065JF TO-220 3 1 178 120 67

Особенности микросхем SMPS Infineon 2-го поколения CoolSET-F2 (Feature):

транзисторы CoolMOS на напряжение 650/800 В-

маленькое число наружных компонентов-

частота коммутации 67/100 кГц-

экономный дежурный режим, рекомендованный европейской комиссией-

схемы защиты от перегрева, перегрузки по току, напряжению и от маленьких замыканий-

наибольшая скважность импульсов 72%-

точность срабатывания схемы защиты по току ±5% от установленного наружным резистором значения-

пользовательская установка режима мягенького запуска-

режим «мягкого&#187- управления для обеспечения низкого уровня электрических помех (Soft driving for low EMI).

Типовое включение микросхем по схемеобратноходового преобразователя напряжения (Flyback SMPS) приведено на рис. 3.

Рис. 3. Включение микросхем CoolSET-F2

В состав микросхем входят последующие узлы:

схема включения экономного дежурного режима (Low Power Standby)-

распределитель напряжения питания (Power Management)-

схема мягенького пуска (Soft-Start control)-

схемы защиты (Protection Unit)- ШИМ-контроллер с токовым управлением (PWM Controller Current Mode)-

схема прецизионной установки тока срабатывания схемы защиты (Precise Low Tolerance Peak Current Limitation)-

полевой CoolMOS-транзистор. Предназначение и нумерация выводов микросхем в корпусах DIP-7/DIP-8/DSO-12/TO-220.

Современные микросхемы infineon и shindengen для импульсных источников питанияSoftS (1/1/2/6) — Soft Start & Auto Restart Control — вывод может быть применен для установки режима мягенького пуска либо режима автоматического перезапуска.

FB (2/2/3/7) — Feedback — вход сигнала оборотной связи для конфигурации скважности ШИМ-импульсов.

Современные микросхемы infineon и shindengen для импульсных источников питанияIsense (3/3/4/3) — вывод для подключения наружного резистора Rsense (датчика выходного тока), подключен к истоку главного транзистора (от сопротивления этого резистора зависит порог срабатывания схемы защиты от перегрузки по току). Сигнал с резистора Rsense подается на внутренний ОУ (PWM OP) с Ку = 3,65, с выхода которого усиленный сигнал подается на ШИМ-контроллер.

Drain (5/4,5/5,6,7,8/1) — вывод стока CoolMOS-транзистора.

VCC (7/7/11/5) — напряжение питания схем управления +(8,5-21) В.

GND (8/8/12/4) — общий корпус. Приведем главные характеристики и свойства микросхем (не вошедшие в табл. 2):

Очень допустимые напряжения на выводах микросхем: VCC — (-0,3-22) B, VFB — (-0,3-6,5) B, SoftS — (-0,3-6,5) B, Isense — (-0,3-3) B.

Электростатическая крепкость (ESD Robustness) — 2 кВ.

Современные микросхемы infineon и shindengen для импульсных источников питанияТок употребления IVCC (по цепи VCC) — 5,3-8 мА.

Напряжение включения Vccon (VCC Turn-On Threshold) — 13-14 B.

Напряжение выключения VCCOF (VCC Turn-Off Threshold) — 8,5 B (при наименьших напряжениях главный CoolMOS-транзис-тор отключается).

Современные микросхемы infineon и shindengen для импульсных источников питанияЧастота внутреннего генератора: fOSC1 — 93-107/62-72 кГц (табл. 2), измеряется при напряжении 4 В на выводах FB-

fOSC2 — 21,5/20 кГц, измеряется при UFB = 1 В.

Наибольшая скважность импульсов — 0,67-0,77.

Спектр рабочих напряжений UFB — 0,3-4,6 B.

Спектр рабочих температур выводов микросхем—40.. .150 &#176-С.

Современные микросхемы infineon и shindengen для импульсных источников питания

Микросхемы CoolSET-F2 могут работать в режиме мягенького пуска (Soft-Start), что позволяет минимизировать воздействие перегрузок главного транзистора в моменты включения. Условия для таких перегрузок часто появляются при питании цифровых устройств, к примеру микросхем программируемой логики. На рис. 4 приведены временные диаграммы, иллюстрирующие работу микросхем в режиме мягенького пуска. Этот режим реализуется при помощи цепи из внутреннего резистора и наружного конденсатора CSo — (рис. 3). Напряжение мягенького пуска (VSof) определяется временем заряда конденсатора CSft через внутренний резистор Rsqft-start до напряжения 5,3 В. Емкость конденсатора определяется по формуле:

где Ts0ft_start — время заряда конденсатора до напряжения 5,3 В — RSof—Start равно 42-62 кОм, типовое значение — 50 кОм для всех типов микросхем.

Рис. 4. Временная диаграмма напряжения на выводе VsoftS

Частота задающего генератора микросхем определяется параметрами внутренних вре-мязадающих цепей и величиной напряжения на выводах FB. Зависимость частоты генератора микросхем ICE2A… от напряжения на выводах FB приведена на рис. 5 (частота генератора микросхем ICE2B. меняется в границах 20-67 кГц).

Рис. 5. Зависимость частоты внутреннего генератора от напряжения на выводе FB

Современные микросхемы infineon и shindengen для импульсных источников питанияВозникающие при переключении CoolMOS-транзисторов выбросы подавляются схемой бланкирования фронтального фронта (Leading Edge Blanking, LEB). На рис. 6 показана временная диаграмма напряжения на VSense на резисторе RSense (рис. 3) в момент переключения, уровень ограничения пикового тока главного транзистора (Peak Current Limitation) определяется напряжением Vcstll = 0,95-1,05 В для всех типов микросхем. Прохождение выброса на фронтальном фронте импульса переключения (Leading Spike) блокируется схемой LEB, формирующей импульс продолжительностью 220 нс, запирающий драйвер затвора главного транзистора на этом интервале времени.

Современные микросхемы infineon и shindengen для импульсных источников питания

Рис. 6. Временная диаграмма напряжения на выводе ISense

Микросхемы обеспечивают защиту от перегрузки по току (Overload), разрыва петли регулирования ООС (Open Loop), по напряжению (Overvoltage) и от перегрева (Thermal Shut Down). При появлении перечисленных состояний SMPS через 5 мкс после окончания импульса LEB срабатывает схема фиксации ошибок (Error-Latch), и главный транзистор отключается (задержка употребляется для исключения неверных срабатываний схем защиты на интервалах переключения

CoolMOS-транзисторов). На рис. 7 приведена реализация схемы защиты от перегрузки по току и от разрыва петли ООС при обычной нагрузке. Эти аварийные состояния детектируются компараторами С3, С4, сигналы с которых через схему И (AND-gate) G2 поступают на схему фиксации ошибок Error-Latch, управляющую триггером драйвера затвора (PWM-Latch) главного транзистора (Gate driver). Перегрузка по току детектируется компаратором С4 при превышении напряжения +5,3 В на выводе SoftS. Компаратор С3 детектирует состояние разрыва ООС SMPS при превышении напряжения +4,8 В на выводе FB, при всем этом напряжение на выводе VCC миниатюризируется до 8,5 В и микросхема перебегает в пассивное состояние.

Рис. 7. Схема токовой защиты

На рис. 8 приведена схема защиты от перенапряжений, возникающих при разрыве ООС либо выключении нагрузки. Сенсорами перенапряжения служат компараторы С1 и С2, сигналы с которых через логический элемент И G1 поступают на схему фиксации ошибок Error-Latch. Порог срабатывания компаратора С2 = +4 В достигается при напряжении на выводе FB = +4,8 В. При возрастании напряжения на выводе VCC до значения +16,5 В срабатывает компаратор С1. Схема температурной защиты срабатывает, когда температура выводов контроллера подымается до 140 &#176-С, в данном случае микросхема перебегает в режим автоматического перезапуска.

Рис. 8. Схема защиты от перенапряжений

Особенности микросхем SMPS Infineon 3-го поколения

Современные микросхемы infineon и shindengen для импульсных источников питанияМикросхемы серии CoolSET-F3 являются развитием серии CoolSET-F2, направленным на предстоящее понижение потребляемой SMPS мощности в дежурном режиме при малых токах в нагрузке. Микросхемы обеих серий совместимы по предназначению и нумерации выводов (в соответственных корпусах). В дежурном режиме новые микросхемы работают в «интеллектуальном&#187- активном прерывающемся режиме (Intelligent Active Burst Mode). В этом режиме микросхема выслеживает конфигурации тока нагрузки вторичных узлов SMPS, при определенном уменьшении тока нагрузки либо при ее выключении микросхемы автоматом переключаются в экономный дежурный режим с потребляемой мощностью менее 100 мВт. В микросхемах использованы полевые Depl. CoolMOS-транзисторы, работающие в режиме обеднения (Depletion MOS — обедненный МОП-транзистор) со встроенными коммутирующими элементами (Startup Cell), что позволяет отрешиться от использования отдельного источника питания VCC и еще больше уменьшить потребляемую мощность микросхемы.

Классификационные характеристики микросхем CoolSET-F3 из каталога 2009 г. приведены в таблице 3. Наибольшее напряжение иси для всех типов микросхем — 650 В.

Перечислим особенности микросхем в сопоставлении с микросхемами CoolSET-F2:

Транзисторы Depl. CoolMOS на 650В со встроенными коммутирующими элементами (элементами пуска).

Современные микросхемы infineon и shindengen для импульсных источников питанияАктивный прерывающийся режим (Active Burst Mode) для обеспечения малого употребления мощности в дежурном режиме при отсутствии нагрузки (наименее 100 мВт).

Контроль наличия нагрузки при помощи сигнала ООС.

Резвое реагирование на включение нагрузки в дежурном режиме.

Другие свойства — как у микросхем CoolSET-F2. Типовое включение микросхем по схеме обратноходового преобразователя приведено на рис. 9. В состав микросхем входят в главном те же узлы, что и в CoolSET-F2 (рис. 3), дополнительно использованы схема активного прерывающегося режима (Active Burst Mode), схема автоматического перезапуска (Auto Restart Mode) и полевой Depl. CoolMOS-транзистор со интегрированным элементом пуска (Startup Cell). Нумерация и предназначение выводов микросхем такие же, как у микросхем CoolSET-F2 (заместо ISense употребляется обозначение CS).

Рис. 9. Включение микросхем CoolSET-F3

Приведем главные характеристики и свойства микросхем, не вошедшие в таблицу 3 и отличающиеся от соответственных характеристик микросхем CoolSET-F2:

Ток пуска полевого транзистора (Start Up Current) — менее 220 мкА (типовое значение — 160 мкА).

Современные микросхемы infineon и shindengen для импульсных источников питанияТок употребления в режиме отключенного затвора Depl. CoolMOS транзистора (Supply Current with inactive Gate) — 5,5-7 мА.

Современные микросхемы infineon и shindengen для импульсных источников питанияТок употребления в активном режиме (Supply current with Actives Gate) — 5,6-10,2 мА для всех типов микросхем.

Ток употребления в режиме автоматического перезапуска — 300 мкА (типовое значение).

Ток употребления в активном прерывающемся режиме — 0,95-1,25 мА.

Активный прерывающийся режим работы микросхем CoolSET-F3 позволяет существенно уменьшить потребление электроэнергии аппаратурой, питающейся от сетей переменного тока, работающей огромную часть времени в режиме ожидания команд (спящем режиме). При низком потреблении тока во вторичных узлах SMPS микросхемы пребывают в экономном режиме (потребляемая мощность не превосходит 100 мВт).

При возрастании тока в нагрузке микросхема стремительно заходит в рабочий режим, при уменьшении тока нагрузки до определенной величины микросхема опять перебегает в режим экономии электроэнергии. В качестве датчиков, выявляющих уровень токопотреб-ления SMPS, употребляются выходные сигналы оптронов, присоединенных к выводам FB микросхем. Собственное питание микросхем осуществляется от элемента Startup Cell в структуре Depl. CoolMOS-транзистора, присоединенного к его стоку.

Схемная реализация активного прерывающегося режима показана на рис. 10, а временные диаграммы, иллюстрирующие процесс, на рис. 11. Компаратор С5 срабатывает при напряжении на выводе FB наименее 1,32 В, что соответствует наименьшему потребляемому от SMPS току, ключ S1 замыкается, и конденсатор CSoftS (рис. 9) начинает заряжаться от напряжения 4,4 В. При достижении напряжения VSoftS значения 5,4 В срабатывает компаратор С3, выходной сигнал которого через логический элемент И G6 запускает схему Active Burst Mode. На диаграммах (рис. 11) это момент входа в экономный дежурный режим (Entering Active Burst Mode). Продолжительность интервала вхождения в активный прерывающийся режим (Blanking Window) определяется соотношением напряжений на выводах FB и SoftS и может регулироваться конфигурацией емкости конденсатора CSoftS (рис. 9). В момент входа в экономный режим ток IVCC миниатюризируется до значения 1,05 мА. Краткосрочный выход из режима экономии в рабочий режим происходит при уменьшении напряжения на выводе FB до 3,4 В, что вызывает срабатывание компаратора С6Ь, логический элемент И G11 генерирует маленький импульс, увеличивающий напряжение VCC, дальше процесс повторяется. В течение периода работы микросхемы в экономном режиме напряжение Vfg изменяется в границах от 3,4 до 4 В. Неравномерность выходного напряжения VOUT SMPS в активном прерывающемся режиме не превосходит 1%. Момент выхода из экономного режима (Leaving Active Burst Mode), вызванный подключением нагрузки, происходит при увеличении напряжения на выводе FB до 4,8 В.

Рис. 10. Схема реализации активного прерывающегося режима

Рис. 11. Временные диаграммы узла активного прерывающегося режима

Ряд однотипных микросхем, приведенных в таблице 3, выпускается в разных исполнениях (обозначаются знаками в окончаниях наименований микросхем). Главные электронные характеристики таких микросхем, обычно, схожи, но имеются и отличия. Микросхемы серии J (Jitter Version, листы данных 2007 г.) имеют режим качания частоты внутреннего импульсного генератора (frequency Jittering) относительно центральной частоты в границах ±4% (67 ±2,7 кГц), что обеспечивает более малый уровень электрических излучений, возникающих при работе SMPS. В микросхемах выполнения ELJ (листы данных, май 2009 г.) реализованы режимы качания частоты и аварийного выключения — Latched and frequency jitter Mode. Обозначение вывода SoftS в этих микросхемах заменено на BL (Blanking and Latch). Качание частоты внутреннего генератора микросхем осуществляется в границах 100 ±4 кГц с периодом 4 мс. В режим аварийного выключения (Latched Off Mode) микросхема заходит при срабатывании схем защиты от перегрева (Overtemperature) и от превышения напряжения VCC (VCC Overvoltage). Выход из режима Latch Off происходит при понижении напряжения VCC наименее 6 В. Микросхемы JF (Frequency jitter Mode in FullPak) выполнены в корпусах TO-220 FullPak, в их использованы CoolMOS-транзисторы с малым сопротивлением открытого канала и реализован режим качания частоты. Эти микросхемы созданы для SMPS с выходной мощностью до 200 Вт и поболее. Чертежи корпусов микросхем SMPS Infineon приведены на веб-сайте журнальчика — http://www. kit-e. ru/articles/Chertez. rar.

Заключение

Разглядим особенности применяемых в микросхемах Shindengen и Infineon полевых транзисторов CoolMOS («прохладный&#187- полевой транзистор). Главные достоинства CoolMOS в сопоставлении с MOSFET:

Резкое уменьшение утрат мощности в проводящем состоянии, сопротивление Rds on (Rси откр ) при напряжении на стоке 600 В в 5 раз меньше (при 1000 В — в 10 раз).

Современные микросхемы infineon и shindengen для импульсных источников питанияУменьшение активной площади кристалла в 3 раза, при всем этом утраты мощности снижены на 20%.

Существенное понижение заряда затвора и утрат при переключении (до 50%).

Современные микросхемы infineon и shindengen для импульсных источников питанияКомпактность корпусов: микросхемы CoolSET, в каких употребляются CoolMOS-транзисторы, не требуют в неотклонимом порядке использования радиаторов остывания.

Литература

http://www. shindengen. co. jp/company_e/outline. html

Современные микросхемы infineon и shindengen для импульсных источников питанияhttp://www. russianelectronics. ru/developer-r/news/company/2123/doc19673.phtml

http://www. vedomosti. ru/newsline/index. shtml?2009/08/14/819355

Современные микросхемы infineon и shindengen для импульсных источников питанияOkamoto S. MR4000/5000 Series Partial Resonance Power Supply IC Modules // Password. July, 2005. Vol. 05-07-e (http://www. shindengen. co. jp/password_e/index. html)

http://www. shindengen. co. jp/product_e/semi/result. php

http://www. infineon. com/cms/en/product/index. html

Современные микросхемы infineon и shindengen для импульсных источников питания

Скачать статью в формате PDF

Другие статьи по этой теме:

Новый номер журнальчика &#171-Компоненты и технологии&#187-

Новый аудиоусилитель класса D для портативных приложений

Демократичная разработка CAN

Устройства силовой электроники компании Zicon Electronics. Часть 3

Новые составляющие IDT для мультимедиа и телекоммуникаций

Новый номер журнальчика &#171-Компоненты и технологии&#187-

Новый номер журнальчика &#171-Компоненты и технологии&#187-

  • Digg
  • Del.icio.us
  • StumbleUpon
  • Reddit
  • Twitter
  • RSS

Оставить комментарий

Подтвердите, что Вы не бот — выберите самый большой кружок: