НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЦЕНТР СХЕМОТЕХНИКИ И ИНТЕГРАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ. РОССИЯ, БРЯНСК 1033ЕУ15 1033ЕУ16 НТЦ СИТ ШИМ-КОНТРОЛЛЕРЫ С РЕГУЛИРОВАНИЕМ ПО ТОКУ I. ПРИМЕНЕНИЕ ИС. ______ ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ Интегральные биполярные микросхемы КР1033ЕУ15, КР1033ЕУ16 предназначены для построения импульсных источников питания с регулированием по току с минимальным числом внешних элементов и обеспечивают выполнение всех основных функций схемы управления. ИМС содержит термоскомпенсированный источник опорного напряжения, широкополосный усилитель ошибки, ШИМ-компаратор, обеспечивающий регулирование по току, генератор, выходной драйвер полумостового типа и схему контроля нижнего уровня питающего напряжения с гистерезисом. Типономиналы отличаются друг от друга шириной петли гистерезиса схемы контроля нижнего уровня питающего напряжения и величиной максимально возможного коэффициента заполнения ШИМ (около 100% для КР1033ЕУ15 и 50% для КР1033ЕУ16). Корпус DIP-8 Типономиналы: КР1033ЕУ15А,Б КР1033ЕУ16А,Б __________ ОСОБЕННОСТИ • Низкий пусковой ток (менее 500 мкА) • Гистерезисная схема защиты от снижения напряжения • Ограничение тока в каждом периоде • Разброс по частоте не более 10% • Практическая работа на частотах до 500 кГц • Использование драйвера полумостового типа с максимальным током до 1 А • Корпус “DIP-8”. ШИМ-КОНТРОЛЛЕРЫ С РЕГУЛИРОВАНИЕМ ПО ТОКУ ОПИСАНИЕ ВЫВОДОВ _________________________ Выход усилителя ошибки Опорное напряжение Вход обратной связи Напряжение питания Вход компаратора тока Выход драйвера Общий вывод Подключение времязадающей цепи СХЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ VCC _______________ 7 34 В U V LO 5 5В __ 2 S /R 4 G ND 1033ЕУ15, 1033ЕУ16 ОПОРН. 8 REF 5В 50 мА 6 O UT 5 ВНУТРЕННЕЕ 2 1 ПИТАНИЕ 2.5 В РАЗРЕШЕНИЕ 4 3 2 1 ВЫХОДА RÑ ГЕНЕРАТОР 4 5 V FB 2 4 6 5 T УСИЛИТЕЛЬ ОШИБКИ 2 1 8 1 2R 2 4 1 R 1В 5 2 КОМПАРАТОР ТОКА 10 S TT 12 R ШИМ-"защелка" 2 CM P 1 IS 3 ОПИСАНИЕ РАБОТЫ Замечание: Счетный триггер, подключение которого показано пунктиром, применяется только в схемах 1033ЕУ11 __________________________ Микросхема рассчитана на работу в диапазоне напряжения питания от порога выключения до 30 В. Для запуска схемы требуется первоначальное превышение питающего напряжения над порогом включения. Пока напряжение питания не достигнет порога включения, микросхема потребляет незначительный ток: менее 500 мкА. Напря- 19.09.00 г. жение на VCC ограничивается внутренним стабилитроном на уровне 34 В. Это дает возможность запитывания микросхемы от источников высокого напряжения (например, выпрямленного сетевого напряжения) через высокоомный резистор Rin, что позволяет организовать первоначальный запуск как показано на рисунке ниже. 2 НТЦ СИТ ШИМ-КОНТРОЛЛЕРЫ С РЕГУЛИРОВАНИЕМ ПО ТОКУ 1033ЕУ15, 1033ЕУ16 1. Схема защиты от снижения напряжения (UVLO). го напряжения станет около 0В, остальные Эта схема контролирует напряжение узлы микросхемы обесточатся и ток потребпитания Vcc и обеспечивает включение выления упадет ниже 500мкА. Порог включеходного драйвера лишь в условиях, когда ния схемы защиты зафиксирован на уровне можно надежно управлять МОП транзисто16 В для модификаций 1033ЕУ15А и ром. При Vcc меньшем порога включения 1033ЕУ16А и 8.4 В для модификаций выходной драйвер находится в выключен1033ЕУ15Б и 1033ЕУ16Б. Порог выключеном (высокоимпедансном) состоянии. Но ния схемы защиты зафиксирован на уровне при этом все равно требуется шунтирующий 10 В для модификаций 1033ЕУ15А и резистор, чтобы исключить влияние токов 1033ЕУ16А и 7.6 В для модификаций утечки (до 10 мкА) на затвор МОП транзи1033ЕУ15Б и 1033ЕУ16Б (см. раздел “типостора. Шунтирующий резистор 100 кОм снивые зависимости”). Довольно большой гисзит напряжение на затворе ниже 1 В. Когда терезис 6 В (в модификациях 1033ЕУ15А и напряжение питания превысит порог вклю1033ЕУ16А) делает удобным для реализации чения, выходной драйвер активизируется, способ запуска микросхемы, показанный на появляется опорное напряжение и начинают рисунке выше, облегчая тем самым выбор работать все остальные узлы микросхемы. конденсатора Cin с достаточным для запуска При этом возрастает ток потребления микровременем разряда. Для запуска схемы достасхемы до 11 мА. Если напряжение питания точен стартовый ток 500 мкА. упадет ниже порога выключения, то выходной драйвер выключится, на выводе опорно2. Генератор. Частота и характер работы генератора ром и конденсатором, как показано на риустанавливается времязадающими резистосунке ниже: 19.09.00 г. 3 НТЦ СИТ ШИМ-КОНТРОЛЛЕРЫ С РЕГУЛИРОВАНИЕМ ПО ТОКУ 1033ЕУ15, 1033ЕУ16 Icc Vcc Управление включением/выключением схемы 7 <17мА 10 33 ЕУ10 А 10 33 ЕУ10 Б 10 33 ЕУ11 А 10 33 ЕУ11 Б Vвкл 16В 8.4В Vвыкл 10В 7.6В <500 мкА Vcc Vвыкл Времязадающий конденсатор Ct заряжается от опорного напряжения REF (5В) через Rt и разряжается внутренним источником тока. Время заряда Tc и разряда Td: • Tc = 0.55 ⋅ Rt ⋅ Ct • Td = Rt ⋅ Ct ⋅ ln 0.0063 ⋅ Rt − 2.7 0.0063 ⋅ Rt − 4 тогда частота 1 • F= Tc + Td 19.09.00 г. Vвкл Для Rt>5 кОм Td много больше Tc, поэтому формула для частоты изменяется следующим образом: • , F= 1 1.8 = 0.55 ⋅ Rt ⋅ Ct Rt ⋅ Ct Можно осуществлять синхронизацию генератора от внешнего импульсного источника. Простейшим методом является подключение добавочного резистора между конденсатором Ct и землей. Этот резистор служит как вход для синхронизирующего импульса, который приподымает напряже4 НТЦ СИТ ШИМ-КОНТРОЛЛЕРЫ С РЕГУЛИРОВАНИЕМ ПО ТОКУ ние на входе RC выше внутреннего верхнего порога триггера Шмитта генератора. Генератор должен быть настроен на чуть более 1033ЕУ15, 1033ЕУ16 низкую частоту по сравнению с последовательностью синхронизирующих импульсов. 3. Усилитель ошибки. В состав микросхемы включен широс выводом 1 (CMP) МС, что дает возможкополосный усилитель для усиления сигнала ность с помощью внешнего конденсатора рассогласования. Не инвертирующий вход осуществить компенсацию частотной харакнедоступен извне, на него внутри схемы потеристики и установить требуемый коэффидано от источника опорного напряжения циент усиления с помощью внешнего резисмещение 2.5 В. Выход усилителя соединен стора между выводами CMP и VFB. 4. Регулирование по току. Vrs=(Vc-1.4)/3, Использование режима регулировагде Vc=выходное напряжение усилиния по току позволяет микросхеме быстрее теля ошибки. корректировать изменение входного напряДля преобразования ток-напряжение жения и получить более устойчивую работу можно также использовать токовый трансстабилизатора. Один из возможных варианформатор, как показано на рисунке ниже. тов подключения датчика тока ко входу IS приведен на рисунке ниже: Использование токового трансформатора поПреобразование ток-напряжение зволяет уменьшить мощность рассеяния, уменьшить ошибку, вносимую базовым тоосуществляется на внешнем шунте Rs . ком при использовании биполярного силовоНапряжение на IS сравнивается с сигналом го ключа и исключает помеху, связанную с на выходе усилителя ошибки, смещенным и заземлением. поделенным по формуле: 19.09.00 г. 5 НТЦ СИТ ШИМ-КОНТРОЛЛЕРЫ С РЕГУЛИРОВАНИЕМ ПО ТОКУ При последовательном подключении мощного транзистора и цепи измерения тока в осциллограмме тока часто появляется большой выброс на переднем фронте. Это происходит из-за наличия времени восстановления обратного сопротивления выпря- 1033ЕУ15, 1033ЕУ16 мительных диодов и межвитковой емкости силового трансформатора. Такой выброс можно устранить простым RC-фильтром. Постоянная времени фильтра должна примерно соответствовать продолжительности выброса. 5. Выходной драйвер. Выходной каскад выполнен по полутребуется последовательного токоограничимостовой схеме и рассчитан на пиковый ток вающего резистора. На рисунках показаны 1 А и средний ток 200 мА. Пиковый ток огтипичные схемы подключения биполярных раничивается микросхемой, поэтому для и МОП-транзисторов к выходу ИС. управления мощным МОП-транзистором не Резистор R1 необходим, когда силовой транзистор располагается далеко от микросхемы, для устранения влияния паразитных цепей, образованных входной емкостью транзистора и индуктивностью проводников. Резистор R2 шунтирует на землю выходные токи утечки, когда активна схема защиты от пониженного напряжения. Схема для управления гальванически развязанным МОП-транзистором: Для управления биполярным транзистором с успехом может применяться схема, где R1 и R2 ограничивают базовый ток. Кон- денсатор С1 позволяет ускорить рассасывание заряда в базе силового транзистора. 19.09.00 г. 6 НТЦ СИТ ШИМ-КОНТРОЛЛЕРЫ С РЕГУЛИРОВАНИЕМ ПО ТОКУ 1033ЕУ15, 1033ЕУ16 6. ШИМ-защелка. Триггер, показанный в функциональисключаются избыточная мощность ной схеме, обеспечивает формирование рассеивания мощного транзистора и только одного импульса на выходе ИС на насыщение магнитных элементов. каждый период генератора. Благодаря этому 7. Максимальный коэффициент заполнения. ИС серии КР1033ЕУ15 имеют максикоторый блокирует прохождение импульсов мальный коэффициент заполнения приблина выходе ИС через один период. Благодаря зительно равный 100 %. Отличительной осоэтому, ИС серии КР1033ЕУ16 имеют максибенностью ИС серии КР1033ЕУ16 является мальный коэффициент заполнения около наличие дополнительного счетного триггера, 50%. 8. Тестовая схема с разорванной обратной связью. Времязадающий и шунтирующие конНаличие больших пиковых токов свяденсаторы, устанавливаемые по выводу 7 занных с емкостной нагрузкой требуют вни(VCC) и выводу 8 (REF), нужно заземлить в мательного отношения к качеству заземлеотдельной точке, как можно ближе к выводу ния. Транзистор и переменный резистор 5К 5 (GND) микросхемы. применяются для передачи генерируемых пилообразных импульсов с вывода RC на Последняя рекомендация касается вывод IS с нужной для работы схемы амплине только рассматриваемой тестовой схетудой. мы, но и любого другого применения данной ИС. 19.09.00 г. 7 НТЦ СИТ ШИМ-КОНТРОЛЛЕРЫ С РЕГУЛИРОВАНИЕМ ПО ТОКУ 1033ЕУ15, 1033ЕУ16 II. ПАРАМЕТРЫ ИС. ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ (0°°... +70°°С) Наименование параметра Буквенное обозн. Напряжение питания (низкоимпедансный ис- +Vcc точник) Напряжение питания (Icc<30 мА) +Vcc Выходной ток Энергия выделяемая на выходе (емкостная нагрузка) Входное напряжение (выводы 2 и 3) Втекающий ток усилителя ошибки Мощность рассеяния при Т среды < 50°С Диапазон температур хранения Тхр. Температура выводов при пайке Твыв. РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ Наименование параметра Напряжение питания Выходной ток Входное напряжение (выводы 2 и 3) Втекающий ток усилителя ошибки Рабочий диапазон температур -1 -0.3 1 -65 300 Норма не менее 0 -0.3 0 0 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ (при температуре +25°°С) Основные электрические параметры при приемке и поставке должны соответст- Един. измер. В самоогр. +1 5 А мкДж Vcc 10 +150 В мА W °С °С Норма не более 30 0.2 3.0 2 70 Един. измер. В А В мА °С ____________ вовать значениям, приведенным в таблице, при температуре окружающей среды +25°C. Наименование Буквен. Значение параметра параметра обознач не менее типовое не более Блок опорного напряжения 1 Выходное напряже4.85 5.0 5.15 ние, В 2 Нестабильность по 6 30 напряжению, мВ 3 Нестабильность по 6 30 току, мВ 4 Температурная ста0.2 0.5 бильность, мВ/°С 19.09.00 г. Норма не более 30 ______________ Буквенное обозн. +Vcc Траб. Норма не менее _____ 8 НТЦ СИТ Режим измерения Io=1 мА , Т=25°С Vcc=12В до 25В Io=1 мА до 20 мА (прим. п.2) ШИМ-КОНТРОЛЛЕРЫ С РЕГУЛИРОВАНИЕМ ПО ТОКУ Наименование параметра 5 Общий разброс по выходу, В Буквен. обознач Значение параметра не менее типовое не более 4.75 6 Выходной шум, мкВ 5.25 50 7 Долговременная температурная стабильность, мВ 8 Выходной ток короткого замыкания, мА Блок генератора 9 Частота, кГц 10 Нестабильность по напряжению, % 11 Температурная нестабильность, % 12 Амплитуда, В 13 Разрядный ток, мА Блок усилителя ошибки 14 Входное напряжение, В 15 Входной ток смещения, мкА 16 Усиление с разомкнутой ОС, дБ 17 Полоса единичного усиления, МГц 18 PSRR, дБ 19 Выходной втекающий ток, мА 20 Выходной вытекающий ток, мА 21 Выходное напряжение высокого уровня, В 22 Выходное напряжение низкого уровня, В Блок компаратора тока 23 Усиление, В/В 24 Максимальный входной сигнал, В 25 PSRR, дБ 26 Входной ток смещения, мкА 19.09.00 г. 1033ЕУ15, 1033ЕУ16 Режим измерения Vcc, нагр. по выходу, темпер. f=10 Гц до 10 кГц, Т=25°С (прим. п.2) 5 25 Т=125°С, 1000 час (прим. п.2) 25 80 180 Vref=0 47 52 57 Т=25°С 0.5 3 Vcc=12 В до 25 В DТср=от мин. до макс. (прим. п.2) Vrc от мин до макс. Т=25°С 5 1.7 7.0 2.42 2.50 2.58 -0.3 -2 Vpin1=2.5 В 65 90 Vо=2 до 4 В 0.7 1 (прим. п.2) 60 70 2 6 -0.5 -0.8 Vcc=12 В до 25 В Vpin2=2.7 В , Vpin1=1.1 В Vpin2=2.3 В , Vpin1=4.6 В 4.55 4.8 Vpin2=2.3 В , Rнагр=15 К 0.7 1.1 2.8 3 3.2 0.9 1.0 1.1 60 70 -2 -10 9 НТЦ СИТ Vpin2=2.7 В , Rнагр=15 К (прим. п.3 и 4) Vpin1=4.6 В (прим. п.3) Vcc=12 В до 25 В ШИМ-КОНТРОЛЛЕРЫ С РЕГУЛИРОВАНИЕМ ПО ТОКУ Наименование параметра 27 Задержка по выходу, нс Выходной каскад 28 Выходное напряжение низкого уровня, В 29 Выходное напряжение высокого уровня, В 30 Длительность переднего фронта, нс 31 Длительность заднего фронта, нс 32 Насыщение UVLO, В Блок ШИМ. 33 Максимальный коэффициент заполнения, В 34 Минимальный коэффициент заполнения, В Буквен. обознач Значение параметра не менее типовое не более 13 12 1033ЕУ15, 1033ЕУ16 Режим измерения 200 400 Т=25 град 0.1 1.5 0.4 2.2 Iвтек=20 мА Iвтек=200 мА 13.5 13.5 Iвытек=20 мА Iвытек=200 мА 50 150 Т=25°С, Снагр=1 нФ 50 150 Т=25°С, Снагр=1 нФ 0.7 1.1 Vcc=6 В , Iнагр=1 мА 93 97 100 КР1033ЕУ15 44 48 50 КР1033ЕУ16 0 Блок защиты от снижения напряжения (UVLO). 35 Верхний порог (Vcc), В 14.5 16 КР1033ЕУ15А, КР1033ЕУ16А 36 Верхний порог (Vcc), В 7.8 8.4 КР1033ЕУ15Б, КР1033ЕУ16Б 37 Нижний порог (Vcc), В 8.5 10 КР1033ЕУ15А, КР1033ЕУ16А 37 Нижний порог (Vcc), В 7.0 7.6 КР1033ЕУ15Б, КР1033ЕУ16Б 38 Пусковой ток, В 0.3 39 Рабочий ток, мА 12 40 Напряжение огра30 34 ничения Vcc, В 19.09.00 г. 10 17.5 9.0 11.5 8.2 0.5 20 Vpin2=0 В , Vpin3=0 В 40 Icc=25 мА НТЦ СИТ ШИМ-КОНТРОЛЛЕРЫ С РЕГУЛИРОВАНИЕМ ПО ТОКУ 1033ЕУ15, 1033ЕУ16 Примечания : 1. Измерения проводятся при Vcc=15 В (устанавливается после превышения стартового порога, если не указан другой режим), f=52 кГц, Rt=10 кОм, Ct=3.3 нФ . 2. Этот параметр хотя и гарантируется при рекомендуемых режимах работы, не контролируется на всех производимых образцах. 3. Параметр измеряется в точке переключения схемы из состояния с высоким уровнем в состояние с низким уровнем по выходу OUT при Vpin2=0 В. dVpin1 4. Усиление определяется по формуле A= , 0 < Vpin3 < 0.8 dVpin3 ТИПОВЫЕ ЗАВИСИМОСТИ ________________________ Частотные характеристики усилителя ошибки с оборванной ОС 19.09.00 г. 11 НТЦ СИТ ШИМ-КОНТРОЛЛЕРЫ С РЕГУЛИРОВАНИЕМ ПО ТОКУ 1033ЕУ15, 1033ЕУ16 Характеристики насыщения выходных мощных транзисторов Характеристики схемы защиты от снижения напряжения для модификаций 1033ЕУ15Б и 1033ЕУ16Б 20 20 Напряжение питания, В Напряжение питания, В для модификаций 1033ЕУ15А и 1033ЕУ16А 15 10 5 0 0 5 10 15 20 10 5 0 0 Ток потребления, мА 19.09.00 г. 15 2 4 6 8 Ток потребления, мА 12 НТЦ СИТ 10 12 ШИМ-КОНТРОЛЛЕРЫ С РЕГУЛИРОВАНИЕМ ПО ТОКУ 1033ЕУ15, 1033ЕУ16 __________________ ГАБАРИТНЫЙ ЧЕРТЕЖ КОРПУСА DIP-08 DIM A mm MIN. TYP. MAX. 3.25 3.45 0.8 1.0 B 1.05 1.50 b 0.38 0.51 b1 0.2 0.3 D 9.6 10.0 E 7.95 9.75 a1 e 2.5 e3 e4 F I L 7.5 7.62 6.2 4.05 3.0 6.6 4.45 3.4 19.09.00 г. 13 НТЦ СИТ
