микросхемы DC-DC

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ
Экономичные микросхемы
для SMPS фирм Sanken и Power Integrations
Юрий Петропавловский (Ростовская обл.)
В статье приведены параметры современных микросхем для
импульсных источников питания фирмы Sanken и сетевых импульсных
адаптеров фирмы Power Integrations; рассмотрены особенности их
применения.
Современные импульсные источники
питания (SMPS) проектируются с учётом
требований «плана 1 Вт», предложенно
го Международным энергетическим
агентством (МЭА) в 1999 г., который пре
дусматривает снижение потреб ления
электроэнергии бытовыми приборами в
дежурном режиме до уровня 1 Вт и менее
[1]. В настоящее время большинство вы
пускаемых микросхем SMPS удовлетво
ряют этому требованию. Среди произ
водителей полупроводниковых прибо
ров выделяется ряд фирм, микросхемы
которых применяют ведущие произво
дители бытовой и офисной техники. В
частности, в аппара туре Panasonic ши
роко используются микросхемы SMPS
фирм Fuji, Infineon, Sanken, Shindengen и
др. Широкую номенклатуру микросхем
SMPS для сетевых адаптеров мобильной
техники и стационарной аппара туры с
сетевым питанием выпускает фирма
Power Integrations.
Фирма Sanken специализируется на
выпуске силовых полупроводниковых
приборов, промышленных систем пита
ния и другой электронной аппара туры.
Однако без индивидуального запроса на
интернетстранице фирмы [2] можно по
лучить техническую документацию толь
ко на некоторые микросхемы SMPS.
Большая номенклатура микросхем San
ken представлена в каталоге 2009 г. фир
мы Allegro Microsystems. В каталоге Allegro
они выделены в отдельную группу – Off
Line Flyback Regulators (сетевые обратно
ходовые стабилизаторы) [3], их класси
фикационные данные приведены в таб
лице 1.
Микросхемы серии STRA6100 (см.
рис. 1) сочетают интегральные контрол
леры PRC (Pulse Ratio Control with f ixed
offtime) с МОПтранзисторами с защи
той от лавинного пробоя (A valanche
Guarantee). PRC – широтноимпульсное
управление с фиксированным временем
выключения (offtime), для микросхем
А6131/32/51/59/69 оно составляет 8 мкс,
для микросхем А6131М/51М/53Е/59М –
11,5 м кс. М икросхемы п редназначены
для построения простых и на дёжных
SMPS с минимальным числом внешних
компонентов. В них реализован режим
автоматического перехода в дежурный
режим с минимальной потреб ляемой
мощностью (не более 0,1 Вт). Ряд мик
росхем серии рассчитан на работу с из
меняющимся в широких (85…264 В) пре
делах сетевым напряжением (Universal
Input). Приборы от личаются высокой
эффективностью (КПД) и не требуют
установки на теплоотвод.
Таблица 1. Классификационные параметры микросхем для SMPS фирмы Sanken
© СТА-ПРЕСС
Тип микросхемы
STRA6151
STRA6159
STRA6153E
STRA6169
STRW6251D
STRW6252D
STRW6253D
STRW6253MD
STRW6735
STRW6753
STRW6754
STRW6756
STRW6765
Рвых, Вт
Uси, В
Ic, A
Рпотр., Вт
tr, мкс
Rси, Ом
Корпус
fраб., кГц
16
13
20
5
45
60
90
80
120
120
160
240
110
650
650
650
800
650
650
650
650
500
650
650
650
800
2,5
1,8
1,8
1,2
2,6
3,2
10
10
20
11,2
15
15
11,2
0,15
0,15
0,46
0,15
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
0,25
0,25
0,25
0,25
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
3,95
6
1,9
19,2
3,95
2,8
1,9
1,9
0,57
1,7
0,96
0,73
1,8
DIP
DIP
DIP
DIP
TO220
TO220
TO220
TO220
TO220
TO220
TO220
TO220
TO220
–
–
–
–
67
67
67
50
22
22
22
22
22
Рвых соответствует «универсальным» исполнениям SMPS (85…265 В)
tr – время переключения МОПтранзистора
22
WWW.SOEL.RU
Особенности микросхем серии STR
A6100:
● встроенные схемы запуска и автома
тического дежурного режима;
● встроенный драйвер с постоянным
напряжением, не зависящим от на
пряжения питания;
● два режима работы – PRC и преры
вистой генерации (Burst Oscillation
Mode);
● подавление выбросов на фронтах
импульсов (Leadingedge blanking);
● схемы защиты: по току (ОСР), от ко
ротких замыканий (OLP), по напря
жению (O VP), от перегрева (TSD),
при устранении короткого замыка
ния срабатывает схема автоматичес
кого перезапуска (Auto Restart).
Функциональная схема ИС серии
6100 приведена на рисунке 2.
На рисунке 3 приведена схема драй
вера с ветодиодов с и спользованием
SMPS на микросхеме STRA6159. Пара
метры с хемы: с етевое на пряжение
85…264 В; постоянный вых одной ток
20 мА; модуль из 40 светодиодов боль
шой яркости; КПД не менее 74%; режим
работы микросхемы – PRC; низкий уро
вень э лектромагнитных и злучений
(CISPR Cl assB); з ащита о т з амыканий
(внутри цепи); возможность управле
ния яркостью свечения диодов ШИМ
сигналом на выводе FB. Данные эле
ментов схемы приведены в [3] (Refer
ence Design5).
Назначение выводов ИС серии 6100:
● Startup (вывод 5) – непосредственно
или через гасящий резистор подклю
чается к вых оду сетевого выпрями
теля (к конденса тору С3 на рис. 3),
внутри микросхемы этот вывод со
единён с источником постоянного
тока (790 мкА). В момент подачи сете
вого напряжения начинается заряд
конденсатора, подключённого к вы
воду Vcc (на рис.3 – С4), и при напря
жении Vcc ≈ 17,5 В микросхема начи
нает работать, источник постоянно
го т ока о тключается и м ощность
потребления контроллера микросхе
мы уменьшается до нескольких мил
ливатт, при С = 22 мкФ время запуска
tstart ≈ 0,487 c, рекомендуемый диапа
зон ёмкостей внешнего конденсато
ра 4,7…22 мкФ. Для более устойчивой
СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2010
ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ
Vcc
2
STARTUP 5
+
UVLO
+
Внутреннее
смещение
–
Защёлка
–
Задержка
Мощный
MOSFET
8 D
TSD
7 D
Таймер выключения
Смещение
S Q\
–
–
+
R
PRC
триггер
+
OLP
+
–
Переключатель
режима
+
–
FB
Подавление выбросов
Разряд
OCP
+
1 OCP
–
–
+
Буфер
3 GND
Рис. 1. Внешний вид микросхем серии STR!A6100
© СТА-ПРЕСС
7
работы SMPS рекомендуется подклю
чать вывод Startup к сетевому выпря
мителю через резистор 10…47 кОм
(R2 на рис. 3);
● Vcc (вывод 2) – ч ерез н его п одаётся
напряжение питания на контроллер
микросхемы, д о з апуска т ок Icc не
превышает 50 мкА, после запуска он
увеличивается примерно до 4 мА, ре
жимы пуск/стоп осуществляются с
гистерезисом 17,5 В/10 В. Для более
устойчивой работы SMPS вывод V СС
подключается к выпрями тельному
диоду через резистор 1…10 Ом (R3 на
рис. 3);
● FB/OLP (вывод 4) – вх од таймера
выключения (OFFtimer) и формиро
вателя постоянного управляющего
напряжения (Constantvoltage con
trol). В отличие от ШИМуправления,
PRC базируется на фиксированном
времени в ыключения ( offtime) и
изменении длительности импульсов
управления на рабочих интервалах
(ontime). В схемах SMPS на вывод
обычно п одаётся с игнал о братной
связи, как правило, через оптроны от
вторичных выпрямителей, в схеме
драйвера светодиодов (см. рис. 3) вы
вод 4 может шунтирова ться откры
тым транзистором Q1 при подаче на
его базу ШИМсигнала управления
яркостью свечения светодиодов;
● OCP (вывод 1) – предназначен для
подключения внешнего резистора
схемы защиты от перегрузки по току,
резистор является датчиком тока ис
тока МОПтранзистора;
● D (выводы 7, 8) – сток МОПтранзис
тора, GND – первичный корпус.
Приведём н екоторые п араметры
микросхем STRA6151/A6159/A6169, в
квадратных скобках – для S TRA6153E
(не вошедшие в таблицу 1):
● ток утечки МОПтранзистора (Idss) не
более 300 мкА;
● напряжение з
апуска ( Vcc on)
16…19,2 B, напряжение б локировки
(Vcc off) 9…11 B;
СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2010
FB/OLP
Рис. 2. Функциональная схема ИС серии STR!A6100
D1
800 В
1А
F1
250 В
1А
L
C1
85~265 В
0,1
N
L1
1 мГн
200 мА
C2 +
400 В
4,7
1
C3 +
D2
1000 В
1А
400 В
4,7
R3
C +
STRA6159
R1
10
OCP
Drain
Vcc
Drain
GND
D3
FB
IC1
Start
35 В
10,0
1
T1
2
D4
4
100 В
EE13
1А 5
Cветодиодный модуль: 40 шт
R2
33K
ШИМ регулировка яркости
5,6 В
Q1
Рис. 3. Электрическая принципиальная схема драйвера светодиодов
ток потреб ления в рабочем режиме
(Icc on) не более 4 мА, в режиме б ло
кировки не более 50 мкА;
● время в
ыключения P RC ( toff)
7,3…8,7 мкс [10,5…12,5 мкс];
● время блокировки переднего выбро
са (td) 200…480 нс;
● порог срабатывания схемы токовой
защиты (
Vocp) 0
,69…0,86 B
,
[0,96…1,28 В];
● пороговое напряжение OVPзащиты
(Vcc ovp) 28,2…34,1 В;
● максимальный т ок уп равления
(Ifb max) 227…388 мкА;
● ток запуска (Istartup) 0,34…1,2 мА;
● порог срабатывания температурной
защиты (Tj, Thermal Shutdown) не бо
лее 135°С [110°C];
● тепловое сопротивление ( RΘjf, Ther
mal Resistance) не более 52°С/Вт.
Микросхемы серии STRW6200D
(см. рис. 4) предназначены для сетевых
SMPS с широтноимпульсным управле
нием (PWM Of fline Switching regula
tors); особенности микросхем:
● полностью пластмассовый корпус
(ТО220 fullmolded package);
● частота ШИМ 67кГ ц, с девиацией
частоты для уменьшения уровня
электромагнитных излучений;
● защита по току с функцией компенса
ции изменений сетевого напряжения;
●
WWW.SOEL.RU
внешняя активация темпера турной
защиты;
● прерывистый дежурный режим с
низким потреблением (0,1 Вт на хо
лостом ходу);
● функция подавления слышимых зву
ков в дежурном режиме;
● МОПтранзистор с защитой от ла
винного пробоя (A valancheguaran
teed MOSFET);
● пять схем защиты.
Функциональная схема ИС серии
W6200D приведена на рисунке 5, в
состав микросхем вх одят: UVLO/REG –
детектор и стабилиза тор напряжения
тор
питания Vcc; PWM OCS – генера
импульсов с ШИМ; Frequency Modulation
– частотный моду лятор; OVP/ELP/TSD/
OLP/OCP – схемы защиты; ST ARTUP –
схема запуска; Slope compensation – схе
ма «мягкого» управления (позволяет сни
●
Рис. 4. Внешний вид микросхем серии
STR!W6200D
23
ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ
VCC 4
UVLO
28,4 В
VREG
REG
15,5 В /0,9 В
OVP
7,10 В
135°C
DMAX 75%
PWM OSC
7,05 В
RST
ELP
S Q
R Q
S
S Q
S2
R
DRV
Q
CK S1
OLP R
12 В
OCP
IDC
Feedback
Control
160 мкА
LEB
Slope
Compensation
FB 6
6 – (FB) вх од сигнала обратной связи;
7 – (FM/ELP) вывод для подключения
конденсатора, за дающего девиацию
частоты и вход внешней схемы защиты.
Вывод питания контроллера (V CC)
соединён с источником постоянного
тока (1,7 мА). В процессе изменения ре
жимов работы микросхемы напряже
ние на выводе может меняться в преде
лах 8,9…18 В, запуск происх одит при
напряжении Vcc on ≈ 15,5 В. Рекоменду
1 D/ST
Istartup = 1,7 мА
R
TSD
Fretquency
Modulation
FM/ELP 7
STARTUP
3 S/OCP
5 GND
Рис. 5. Функциональная схема ИС серии STR!W6200D
Вых.
85~265 В
+
+
1
D/ST
+
+
4
VCC
CЗАП.
Корпус
STRW6200D
S/OCP FM/ELP GND
3
7
5
FB
6
Опция
CЧМ
Рис. 6. Типовое включение микросхем серии STR!W6200D
Нормальная
нагрузка
Iвых
Малая нагрузка
Пауза
ID
Дежурный режим
Рабочий режим
Рабочий режим
Рис. 7. Временные диаграммы работы микросхем серии STR!W6200
L
F1
250 В
1,5 А
N
85~265 В
RBV406
TH1
L1
C11
250 В
0,01 мкФ
C9
400 В
150,0
C12
250 В
0,01
FMLG12S
D3
R9
1 T1
1,5K
2
C10
+ 630 В
0,01
D4
EG01C
AL01Z
D/ST
S/OCP
VCC
GND
FB
FM/ELP
STRW6251D
1
3 4 5 6 7
2 Вт
100
47
2 кВ
R1
2 Вт
0,62
15K
C2
35 В
47,0
+
D1
R2
3
4
D
5
L2
4,4 мГн / 3 А
R3
1,5K
+
C5
25 В
3300,0
15 В / 2 А
Выход
R6
100K
R4
680 Ом
R7
10K
C6 R5
0,1 10K
D2
+
C7
25 В
2200,0
R8
22K
Корпус
C4
4700
C3
PC1 0,01
C8
2200
© СТА-ПРЕСС
Рис. 8. Электрическая принципиальная схема SMPS на микросхеме STR!W6251D
зить и нтерференцию н а с убгармони
ках); Feedback Control – управление об
ратной связью; IDC – компаратор схемы
защиты по току; LEB (Leading Edge Blank
ing) – подавитель выбросов на переднем
фронте импульсов; RST – схема сброса;
DRV – драйвер МОПтранзистора. Типо
вая схема включения ИС серии W6200D
приведена на рисунке 6.
24
Назначение выводов ИС серии W6200D:
1 – (D/ST) вывод стока МОПтранзис
тора и вход схемы запуска;
3 – (S/OCP) вывод истока МОП
транзистора и вх од схемы защиты по
току;
4 – (VCC) вывод питания и вход
схемы защиты от перенапряжений;
5 – (GND) сигнальный корпус;
WWW.SOEL.RU
емое значение ёмкост и ко нденсатора
Сзап 10…47 мкФ. Зависимость тока Icc от
напряжения Vcc имеет гистерезис, пе
ред запуском ( Vcc ≈13,5 В) Icc не превы
шает 5 мкА, в момент запуска (Vcc ≈ 15,5 B)
ток резко увеличивается ( Icc startup ≈
≈ 1,4 мА). При понижении напряжения
Vcc до 8,9 В т ок резко уменьшается не
менее ч ем д о 1 м кА, п ри у величении
напряжения Vcc до 2 7 В с рабатывает
схема з ащиты о т п еренапряжения
(OVP, см.рис. 5).
Вывод 3 (S/OCP) соединяют с корпу
сом через резистор с небольш им сопро
тивлением, являющимс я датчиком тока
для схемы защиты по току (ОСР),типовое
падение напряжения на этом резисторе,
при котором срабатывает защита, состав
ляет Vocp = 0,9 B, при д альнейшем умень
шении этого напряжения микросхема ав
томатически запускается.
К в ыводу 7 ( FM/ELP) по дключается
конденсатор Счм (см. рис. 6) с рекомен
дуемой ёмкостью 0,015…0,047 мкФ,
девиация частоты ШИМ генера тора
(67 кГц) составляет примерно ±5%, при
ёмкости конденса тора Счм = 0,01 мкФ
период изменения частоты ШИМгене
ратора составляет примерно 2,6 мс.
Прерывистый режим работы микрос
хем (Auto Burst M ode) включается при
уменьшении пикового тока стока ID
МОПтранзистора до величины в 15% от
максимального значения. На рисунке 7
приведены в ременные д иаграммы р а
боты микросхемы при нормальной
(Normal Load) и малой нагрузке (Light
Load). При отключении нагрузки прек
ращается генерация ШИМсигналов, че
рез некоторое время она возобновляет
ся, при этом ток стока не превышает 15%
от максимального значения. Если наг
рузка в течение определённого времени
не подключается, генерация снова сры
вается, при подключении нагрузки мик
росхема входит в нормальный режим
работы. Функция внешней защиты (ELP –
External Latc h Protection) реализуется
подачей напряжения более 7,1 В на вы
вод 7 (FM/ELP) микросхемы (в микро
схему встроен защитный стабилитрон
СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2010
© СТА-ПРЕСС
ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ
на 12 В). Вариант подачи сигнала вклю
чения внешней защиты через оптрон
реализован в SMPS (85…265 В/15 В/2 А)
на микросхеме STRW6251D, схема ко
торого приведена на рисунке 8.
Приведём некоторые параметры
микросхем STRW6251D/52D/53D [MD],
отсутствующие в таблице 1:
● напряжение запуска (
Vcc
on)
13,9…17,1 В, напряжение блокировки
(Vcc off) 8…9,8 B;
● ток потреб ления в рабочем режиме
(Icc on) не более 2,8 мА, в дежурном
режиме (Icc off) не более 20 мкА;
● допустимый диапазон частот ШИМ
генератора (fosc av) 60…74 кГц, допус
тимая девиация (∆f) 4,8…9 кГц, макси
мальная скважность импу
льсов
(Dmax) 71…79%;
● максимальный вытекающий ток на
выводе F B ( Ifb max) – (220…100) м кА
(при Ufb = 0);
● максимальная мощность рассеяния
(Pd1) 25 Вт/26 Вт/27,5 Вт [27,5 Вт], (Pd2) –
0,8 Вт (Vcc × Icc);
● максимальная темпера тура выводов
(Tj) 150°C.
Фирма Power Integrations выпускает
большую номенклатуру экономичных
микросхем для SM PS малой и средней
мощности. В каталоге фирмы от 2010 г.
предлагаются д есятки т ипов м икро
схем, сгруппированных в различные
семейства с зарегистрированными тор
говыми марками [4]. В таблице 2 приве
дены к лассификационные д анные
микросхем с емейства L inkSwitch ® с
«универсальным» вх одом (сеть пере
менного тока 85…265 В), предназначен
ных для сетевых адаптеров мобильной
аппаратуры и обеспечивающих её ра
боту в любой стране мира. В качестве
источников информации использова
ны справочные листки фирмы на каж
дый тип микросхем.
Микросхемы LNK500/501/520 явля
ются эффективными ключевыми пре
образователями со стабилизацией по
напряжению CV (constant voltage) или
по напряжению и току CV/CC (constant
voltage/constant current) и предназна
чены для недорогих сетевых адаптеров,
работающих в широком диапазоне се
тевых напряжений.
Вид характеристик регу лирования
типа CV и CV/CC приведён на рисун
ке 9; отмечены поля допусков на изме
нения выходного тока и напряжения.
Характеристики регулирования, пока
занные на рисунке 9а, соответствуют
преобразователям, выполненным без
обратной связи; точка CV на характе
СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2010
Примерная
характеристика
(CV)
VO
VO
(CV/CC)
±5%
±10%
а)
б)
IO
±25%
IO
±25%
Рис. 9. Режимы работы микросхем семейства LinkSwitch
CONTROL
VC
DRAIN
0
ZC
1
Внутренний
источник питания
Выключатель/
Автоматический
перезапуск
Шунтовой регулятор/
Усилитель ошибки
5,6 В
Регулировка
ограничения тока
÷8
5,6 В
4,7 В
Компаратор
ограничения
тока
Термовыключатель
с гистерезисом
Генератор
DMAX
CLOCK
SAW
IDCS
S Q\
R
ШИМкомпаратор
RE
Низкочастотное
управление
Подавление
выбросов
SOURCE
Рис. 10. Функциональная схема ИС серии STR!A6100
ристике расположена в области рабо
ты регулятора в режиме стабилизации
напряжения; при достижении вых од
ного тока точки CV/CC регулятор пере
ходит в режим стабилизации вых од
ного тока (используется при зарядке
аккумуляторов). При введении в схе
му обра тной связи от вторичных це
пей регулятора нестабильность выход
ного напряжения уменьшается до ±5%
(см. рис. 9б). Поле допусков ±25% по
номинальной величине выходного то
Таблица 2. Классификационные параметры микросхем для семейства LinkSwitch фирмы Power Intrgrations
Версия
семейства
LinkSwitch®
Ic, A
Рпотр, Вт Rси, Ом fген, кГц tбл, мкс
LNK500P/G
3/3,5
700
0,4
0,3/0,5
28
42
0,3
DIP8B, SMD8B
LinkSwitch®
LNK501P/G
3/3,5
700
0,4
0,3/0,5
28
42
0,3
DIP8B, SMD8B
LinkSwitch®
LNK520P/G
3/3,5
700
0,4
0,3/0,5
28
42
0,3
DIP8B, SMD8B
LinkSwitch®CV
LNK623PG/DG
6
700
0,4
0,2
24
100
0,215
DIP8C, SO8C
LinkSwitch®CV
LNK624PG/DG
6,5
700
0,4
0,2
24
100
0,215
DIP8C, SO8C
LinkSwitch®CV
LNK625PG/DG
8
700
0,528
0,2
16
100
0,215
DIP8C, SO8C
LinkSwitch®CV
LNK626PG/DG
10
700
0,72
0,2
9,8
100
0,215
DIP8C, SO8C
LinkSwitch®HF
LNK353P/G
3
700
0,4
0,3
34
200
0,215
DIP8B, SMD8B
LinkSwitch®HF
LNK354P/G
4,5
700
0,4
0,3
24
200
0,215
DIP8B, SMD8B
LinkSwitch®II
LNK632DG
3,1
700
0,23
0,03
45
105
0,215
SO8C
LinkSwitch®II
LNK603/613PG/DG
3,3
700
0,32
0,2
24
66/65
0,215
DIP8C, SMD8C
LinkSwitch®II
LNK604/614PG/DG
4,1
700
0,4
0,2
24
66/65
0,215
DIP8C, SMD8C
LinkSwitch®II
LNK605/615PG/DG
5,1
700
0,5
0,2
16
66/65
0,215
DIP8C, SMD8C
LinkSwitch®II
LNK606/616PG/DG
6,1
700
0,65
0,2
9,6
66/65
0,215
DIP8C, SMD8C
LinkSwitch®LP
LNK562P/G/D
1,9
700
0,2
0,15
48
66
0,265 DIP/SMD8B, SO8C
LinkSwitch®LP
LNK563P/G/D
2,5
700
0,2
0,15
48
83
0,265 DIP/SMD8B, SO8C
LinkSwitch®LP
LNK564P/G/D
3
700
0,2
0,15
48
100
0,265 DIP/SMD8B, SO8C
LinkSwitch®TN
LNK302P/G/D
[0,08]
700
0,2
0,08
48
66
0,215 DIP/SMD8B, SO8C
LinkSwitch®TN
LNK304P/G/D
[0,17]
700
0,4
0,08
24
66
0,215 DIP/SMD8B, SO8C
LinkSwitch®TN
LNK305P/G/D
[0,28]
700
0,8
0,08
12
66
0,215 DIP/SMD8B, SO8C
LinkSwitch®TN
LNK306P/G/D
[0,36]
700
1,4
0,08
7
66
0,215 DIP/SMD8B, SO8C
LinkSwitch®XT
LNK362P/G/D
2,6
700
0,2
0,3
48
132
0,375 DIP/SMD8B, SO8C
LinkSwitch®XT
LNK363P/G/D
4,7
700
0,4
0,3
29
132
0,25
DIP/SMD8B, SO8C
LinkSwitch®XT
LNK364P/G/D
6
700
0,4
0,3
24
132
0,25
DIP/SMD8B, SO8C
Тип микросхемы
Рвых, Вт Uси, В
Корпус
tбл – длительность интервала подавления выброса на переднем фронте импульсов
В квадратных скобках приведены значения выходных токов, А
WWW.SOEL.RU
25
ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ
L1
1 мГн
LinkSwitch
D
S
U1
LNK500 C
BR1
1А
600 В
RF1
10
1 ВТ
C1
4,7
400 В
Fusible
~85–265 В
1 T1 5
116
15
витков 4
витков
C3
0,22
50 В
R1
20,5 Ом
1%
C2
4,7
400 В
C4
0,1
100 В
по току для светодиодных приложе
ний; и сточники д ежурного п итания
для телевизоров и др.
Функциональная схема ИС приведена
на рисунке 10. Типовая схема включения
микросхем LNK500/501 приведена на ри
сунке 11. Назначение выводов (в корпу
сах DIP8B, SMD8B): 1–4, 7 – вывод исто
ка МОПтранзистора, 5 – выво д с тока
МОПтранзистора, 8 – вход управления.
Схема SMPS, приведённая на рисун
ке 11, обеспечивает стабилизацию на
пряжения 5,5 В и тока до 0,5 А (тип регу
лировочной характеристики CV/CC),
выходная мощность источника питания
2,75 В т, К ПД б олее 7 2%, п отребляемая
мощность с отключенной нагрузкой
260 мВт (при Uсети = 230 В). Требования
+ 5,5 В
500 мА
C5
470,0
10 В
–
6
D6
11DQ06
EE13
LP = 2,55 мГн
3
D5
1N4937
R2
100
Рис. 11. Электрическая принципиальная схема SMPS на микросхемах LNK500/501
L1
1 мГн
0,15 А
L
RF1
8,2
2 Вт
D1
1N4005
R1
390K
1/4 Вт
D2
1N4005
C4
330
1 кВ
C1
4,7
400 В
7
6
D4
1N4005
4
EE13
LP = 2,52 мГн
+
C6
330 мкФ
16 В
8
витков
26
витков
–
LinkSwitch
U1
LNK500
C3
R3
D6B 15
1N4937
R4
C
S
5,5 В
500 мА
J1
5
D5
1N4007GP
C2
4,7
400 В
D
D3
1N4005
1
2
100
витков
R2
100
~85–265 В
N
D7
11DQ06
T1
1,0
50 В
6,81K
1%
1/4 Вт
C5
0,22
Рис. 12. Электрическая принципиальная схема SMPS на микросхеме LNK520
L1
3,5 × 7,6 мм
Ferrite
Bead
F1
L 3,15 A
D1
FR106
10
VR1
1N5272B
D2
FR106
C2
22,0
400 В
C1
22,0
400 В
~85–265 В
N RT1
R1
5,1K
1/8 Вт
1
6
C3
820 3
1 кВ
7
D8
UF4003
D7 SB540
11
R2
390
D5
1N4007
RV1
275 В
R10
C13
8, 9, 10 47 мк
270
12
D9 UF4003
5
D6 1N4148
C9
47,0
25 В
L3
10 мГн
C8
1000,0
10 В
C10
470,0
10 В
R8
24K
1/8 Вт
R7
510
1/8 Вт
C11
47,0
50
12 В
0,1 А
+
5,5 В
1,7 А
+
Корпус
R9
39
1/8
–22 В
15 мА
4
D3
1N4007
D4
1N4007
D
LinkSwitchCV
U1
LNK626PG
R4
BP
S
L2
680 мкГн
R3
6,34
1%
T1 2
EEL19
FB
C4
1,0
50 В
6,2K
C5
680
50 В
R5
47K
1/8 Вт
R6
4,02K
1%
C6
10,0
50 В
Рис. 13. Электрическая принципиальная схема SMPS на микросхеме LNK626PG
CY1
T1
EE16
5 4 5
9
D7
11DQ06
100
RF1
8,2
2,5
Вт
J1
D1
1N4005
D2
1N4005
C2
4,7
400 В
~85–265 В
J2
D3
1N4005
R1
100K
C2
4,7
400 В
C3
2200
400 В
R3
200
8
C6
330,0
16 В
C5
2200
R6
6,8 Ом
NC NC
D5
1N4007GP
D
LinkSwitchHF
U1
LNK354P
D4
1N4005
R5
68
5,7 В
400 мА
+
J32
S
L1
R8
390
R9
FB
R4
BP
5,1K
C4
0,1
R7
220
–
J31
VR1
BZX79B5V1
5,1 В
2%
200
U2B
PC817D
U2A
PC817D
1 мГн
R10
2,4 Ом
1 Вт
© СТА-ПРЕСС
Рис. 14. Электрическая принципиальная схема SMPS на микросхеме LNK354P
ка получено по резу льтатам испыта
ний большого числа микросхем.
Особенности микросхем:
● простая схема включения;
● низкая стоимость и малое число
внешних компонентов;
● интегрированная схема автома ти
ческого перезапуска (после корот
ких замыканий или разрыва пет ли
ООС);
26
частота ШИМсигналов 42 кГц, поз
воляющая и спользовать п ростые
фильтры от помех;
● схемы защиты по току и температуре;
● мощность потреб ления при отсут
ствии нагрузки не более 300 мВт.
Основные о бласти пр именения
LNK500/501/520: замена аналоговых
сетевых адаптеров мощностью до 3 Вт;
источники питания со стабилизацией
●
WWW.SOEL.RU
к элементам схемы: RF1 – «разрывной»
резистор с функцией предохранителя;
оксидные конденсаторы С1, С2 и дрос
сель L1 образуют ФНЧ для подавления
помех коммутации 42 кГц; конденсато
ры С3, С4 плёночные или керамические;
диод Шоттки D6 типа 11DQ06 (IR,
VISHAY и др., Iпр = 1,1 А, Uобр. = 50 В, Uпр =
= 0,53 В). Сердеч ник трансформа тора
стандартного типоразмера EE13 core, за
зор 0,08 мм, число витков первичной и
вторичной обмоток 116/15. Другие осо
бенности трансформатора и конструк
ции в целом приведены в справочных
листках конкретных микросхем [4].
Приведём некоторые параметры мик
росхем LNK500/501/521, отсутствующие
в таблице 2:
● DCLF /DCMAX – минимальная и макси
мальная скважность ШИМимпульсов
(DUTY CYCLE) 3,8…77%;
● fosc (low) – частота ШИМимпульсов
при малом токе в нагрузке (Low Switch
ing Frequency) 24…36 кГц;
● IDCT – ток управления при скважности
импульсов 30% (2,21…2,39) мА;
● Vc (dct) – напряжение управления при
Ic = Idct (5,5…6) B;
● Zc – динамический импеданс при Ic =
= Idct 60…120 Ом;
● Vc (ar) – порог срабатывания схемы
автоматического перезапуска (Auto
Restart Threshold Voltage) 5,6 В;
● Idss – ток утечки стока МОПтранзис
тора (OFFState Drain Leakage Current)
не более 50 мкА;
● рабочая темпера тура в ыводов –
40…150°С.
Типовое включение по схеме «ниж
ней» конфигурации (Lowside Configura
tion) микросхемы LNK520 приведено на
рисунке 12, типы преобразования CV ,
CV/CC. Микросхема может быть вклю
чена и по схеме «верхней» конфигура
СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2010
ции (Highside Configuration, см. рис. 11).
Основные отличия LNK520 (Lowside) от
LNK500/501: достижение более низкого
уровня электромагнитных помех и шу
мов (примерно на 5 дБ) и оптимального
температурного режима (несколько вы
водов и стока М ОПтранзистора с оеди
нены с корпусом). Электрические пара
метры SMPS (см. рис. 11 и 12) примерно
одинаковы.
Коротко перечислим характерные
особенности других микросхем семей
ства LinkSwitch (не отражённые в таб
лице 2).
Микросхемы LinkSwitchCV: регулято
ры типа CV , конфигурация Lowside, в
микросхемах имеются два дополнитель
ных вывода – FB (вход обратной связи) и
BP (вывод внутреннего стабилиза тора
напряжения 6 В); введён режим девиа
ции частоты ШИМсигналов; возможно
получение нестабильности вых одного
напряжения ±5% в широком диапазоне
сетевых напряжений. Назначения выво
дов: 1 – FB, 2 – BP, 4 – вывод стока МОП
транзистора, 58 – выводы истока МОП
транзистора. Типовое в ключение м ик
росхемы LNK626PG в SMPS на три
выходных напряжения приведено на
рисунке 13.
Приведём некоторые параметры мик
росхем семейства LinkSwitch, отсутству
ющие в таблице 2:
● DCMAX не менее 54%;
● нестабильность частоты ±7%;
● VFB (AR) напряжение порога выклю
чения на выводе FB 1,45 В;
● VBP напряжение на выводе ВР (BYPASS
pin Voltage) 5,65…6,25 B.
Микросхемы LinkSwitchHF являются
усовершенствованными, высокоэффек
тивными сетевыми преобразова телями.
Назначение выводов микросхем: 1, 2, 7, 8
– вывод истока МОП транзистора, 3 – ВР,
4 – FB, 5 – вывод стока МОПтранзистора;
использование высокой частоты ШИМ с
девиацией несущей порядка 16 кГц позво
ляет уменьшить размеры импу льсного
трансформатора и искл ючить звуковые
помехи. На рисунке 14 приведена схема
SMPS типа CV/CC для зарядного устрой
ства с вых одной мощностью 2,4 Вт
(5,7 В/0,4 А) и КПД более 70%.
В микросхемах LinkSwitchII введены
различные компенсации параметров
внешних элементов: индукции импульс
ного трансформатора; падения напря
жения на соединительных линиях
(LNK613616), температурных измене
ний параметров внешних элементов.
При оптимальном выборе внешних эле
ментов возможно снижение мощности
СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2010
D1
L1
L
J1 1N4937 RF1 3300 мкГн
~90–265 В
J2
N
T1
EE16
C1
10,0
400 В
8,2 Ом
2,5 Вт
2
7
1
6
C5
220,0
25 В
R3
2K
VR1
1N5240B
10 В
4
D2
1N4005
R1
37,4K
5
D
LinkSwitchLP
U1
LNK564PN
FB
D3
1N4005
BP
S
C3
0,33
50 В
R2
3K
C2
0,1
50 В
6В
0,33 А
+
J32
–
J31
C4
100
250 В
Рис. 15. Электрическая принципиальная схема SMPS на микросхеме LNK564PN
R1
13,0K; 1%
RF1
8,2 Ом
2
D3
~85–265 В 1N4007
L2
1 мГн
C4
4,7
400 В
FB
D
C5
4,7
400 В
BP
S
LinkSwitchTN
LNK304
C1
1,0
R3
2,05K
1% Вт
D1
UF4005
C3
10,0
35 В
L1
1 мГн
280 мА
D2
1N4005GP
C2
100,0
16 В
R4
3,3K
+
12 В
120 мА
–
D4 1N4007
Рис. 16. Электрическая принципиальная схема SMPS на микросхеме LNK304
потребления в дежурном режиме до
30 мВт и менее.
На микросхемах LinkSwitchLP воз
можно построение источников питания
с минимальным числом внешних ком
понентов, что позволяет существенно
снизить себестоимость производства
SMPS. На рисунке 15 приведена схема ис
точника питания типа CV/CC (6 В/0,33 А)
с КПД более 70%.
Источники питания на микросхемах
LinkSwitchTN возможно реализовать в
конфигурациях Buck (понижающий
преобразователь), BuckBoost (понижа
ющий или повышающий, а также инвер
тирующий преобразователь) и Flyback
(обратноходовый преобразователь), в
том числе без использования импу льс
ных трансформаторов. На рисунке 16
приведена схема SMPS (12 В/0,12 А, КПД
более 75%) в конфигурации Buck/High
side. Использование такого адаптера це
лесообразно для питания устройств, не
имеющих металлических элементов в
конструкции, соединённых с корпусом
печатной платы, например, в небольших
рисоварках, фенах, светильниках на све
тодиодах, вольтметрахпробниках и т.п.
ЛИТЕРАТУРА
1. http://www.iea.org/papers/2007/stand
by_fact.pdf.
2. http://www.sankenele.co.jp/en/index.php.
3. http://www.allegromicro.com/en/Pro
ducts/Categories/Sanken/index.asp.
4. http://www.powerint.com/.
Реклама
© СТА-ПРЕСС
ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ
WWW.SOEL.RU
27