» »

Преобразователи напряжения на специализированных микросхемах. Преобразователи постоянного напряжения на коммутируемых конденсаторах

27.07.2018

Неплохой модуль, который можно даже использовать без «допиливания», а после допиливания - совсем конфетка получается, детали под катом.

Первым делом, хочу еще раз поблагодарить всем, кто проголосовал за мой обзор усилителя класса D. Обещаю, как только получу приз, потрачу его на товары по этой тематике, и уже начал рисовать цельнодеревянный мультифункциональный девайс – часы, блютус колонка и термометр в одном корпусе (картинка просто набросок для иллюстраций общей идей, в реальности все будет покрасивей). Справедливости ради, надо отметить, что обзор понравился не только вам, а также продавцу AI audio electronics с сайта dd4.com, который предложил мне взять на тест у них всякую всячину – в том числе и готовые корпуса для самодельных усилителей, на которые будет отдельный обзор.

Обзор данного девайса будет подёлен на две части – в первой части, будет использован т.н. «чайниковский» подход - девайс будет включён, опробован, и базовые замеры будут сделанны на уровне среднестатистического пользователя, без специального технического образования. В второй части, предположим, что покупатель данного устройства имеет некие знание по теме, в наличии комплект инструментов и прямые руки, и соответственно, сделаем более детальные замеры, срисуем схему, ну и попробуем допилить, если что допиливается.

Для чего же я заказал данный модуль? Он мне понадобился для «апгрейда» принтера этикеток Brother:


Принтер работает или от 6 штук ААА батареек, или от постоянного тока 9В, 0.5А. Вот я и решил переделать его так, чтоб не нарушая текущий функционал, позволить ему обходится питанием только от USB. На эту тему будет отдельный обзор попозже.

Для начала, ознакомимся с краткими характеристиками данного девайса с официального сайта:

Входное напряжение: 4.5В-32В
Входной ток: 0-6А
Выходное напряжение: 5-42В
Выходной ток: 0-6А
Рабочая температура: -40С +85С
Рабочая частота: 180кГц
КПД: 94% (макс.)
Защита от перегрева: Да
Зашита от переполюсовки: Нет
Размер модуля: 60х60х20мм

Фото с разных сторон:



Внимательный читатель наверняка заметил, что на фото с офсайта видно место для установки диода, но его там нету. А вот на модуле, который есть у меня на руках, данный диод распаян, модель его SK86 (8A, 60V, Schottky). Да и если посмотреть на страничку магазина, параметры модуля явно завышенны в лучшую сторону, и потребляемый ток, и КПД. Так ли это, выявим в практических тестах.

Итак, допустим, что всё указанное в технических характеристиках – правда, попробуем прикинуть практические варианты применения данного модуля.

В качестве повер банка, чтоб получить 5 вольт – не подходит, ибо входное напряжение минимум 4.5В.

В качестве повышающего, чтоб с 5 вольт от повер банка получить 12 вольт (такой вопрос недавно в комментариях задавал один член данного сайта) – должен подойти, что и протестируем.

Также, можно использовать данный модуль в качестве блока питания для ноутбука в автомобиле (получать из 12в бортовых скажем 19.5в) – тоже опробуем.

В качестве драйвера для светодиодов, данный модуль подходит мало, так как не обладает функцией ограничения по току. Конечно, можно использовать встроенную в чип защиту по току, выставив заведомо высокое напряжение, но тогда надо уже весьма точно подбирать нагрузку, что не всегда удобно.

Ну чтож, провёдем эксперимент №1 – подаём на вход 5вольт, на выходе устанавливаем 12 вольт, подключаем в качестве нагрузки переменный резистор ППБ-25 (с обдувом), номиналом 22 ома, уменьшаем его сопротивление с максимума, и мониторим выходное напряжение и ток. Максимальный снимаемый ток оказался 1.2А, что даёт на выходе 12*1.2=14.4 ватт, однозначно не фонтан. Что же у нас по входу? При напряжении 5 вольт, потребление по току составляет 4.1А, что даёт около 20 ватт потребляемой мощности, следовательно, КПД получился в районе 70%, негусто. Мониторим температуру, чип нагрелся до 85С, выходной диод - 58С, дроссель - 62С. Оставляем так на час, температура стабилизируется на данных значениях, выходное напряжение тоже стабильное.

Как это всё выглядит:


На тепловизоре (Flir E8):


Переходим к экперименту №2 - подаём на вход 12.5 вольт, на выходе выставляем 19.5 вольт, и начинаем уменьшать сопротивление резистора. На «холодную», получается удержать выходной ток на отметке 2.4А, однако после прогрева, ток падает до 2.16А, и стабилизируется на этом значении. Итого, выходная мощность получается 42Вт (2.16*2.4). Тоесть, до типового значения потребляемой мощности современных, не супер навороченных ноутбуков в 45 ватт, не дотягиваем, так что данный модуль если и подходит, то только в качестве источника питания для нетбуков, с потребляемой мощностю в 35Вт и менее. Потребление по входу составляет 12.5*4.84=60 ватт, КПД получается чуть получше, порядка 70%, но всё равно не фонтан, хотя, выходная мощность и стабильность весьма неплохи, и в никакое сравнение не идут с более дёшевыми модулями, собранными на как бы LM2577, с которых такую мощность снять в принципе невозможно…

Нагрев такой же, как и при 5 вольт входных.

Исходя из подхода как у «чаиника», данный модуль не фонтан, и особенной мощностью и КПД не выделяется, но он несравненно лучще чем всякие поделки на как бы LM2577, которая сгорает уже при 10вт снимаемой мощности.

Переключаем режим в «паяла с приборами», первым делом, снимаем электролиты, так как мешают посмотреть маркировку микросхемы и диодов. Микросхема оказалась XL6012, смотрим датащит тут:
Вкратце, перед нами повышающий преобразователь с интегрированным ключём на 5А и фиксированной рабочей частотой в 180кц. Маркировка силового диода SBL1045, сдвоенный диод шоттки на 10А и 45 вольт, ничего особенного. Тем временем, берём выпаянные электролиты и проверяем их соответствие на заявленные параметры. Входной конденсатор:



ESR чуть высоковат, но не совсем дохляк. Выходной конденсатор:


Тут с ESR вроде всё в норме, но заниженна емкость.

Дроссель:


Сравниваем схему с референсной (приводить не буду, есть в датащите). Всё в принципе совпадает, кроме номинала дросселя - он увеличен с штатных 47мкГн до 64мкГн, что есть хорошо - уменьшает пиковой ток через ключ и понижает пульсаций выходного напряжения, вот только это никак не увеличивает входной ток с 6А до 8А, как заявленно на странице магазина. Ну еще добавлен индикаторный светодиод с резистором и диод в обратном включений в паралель на входе (SK86, 8А 60В, Шоттки), видимо для защиты от переполюсовки.

Разумеется, следа термопасты обнаружить не удалось ни на микросхеме, ни на диоде, поэтому решил не только термопасту добавить, а заодно и радиатор поменять. Взял радиатор северного моста с старой материнки. Микросхему решил сажать без прокладок - радиатор всёравно ни с чем не контачит, а охлаждение будет получше:


Сказали-сделали (мне друг помогал), проводим вышеобозначенные тесты заново. Выходной ток при входных 5 вольтах входных, вырос незначительно, так что видимо, проблема не только в перегреве, а в топологии микросхемы. После часа работы, максимальная температура была у дросселя - 67 градусов, а температура микросхемы (и радиатора) составляла 52 градус. Переходим к тесту №2 - повышаем напряжение на входе до 12.1в (на блоке питания выставленно 12.5в, но 0.4в падает на проводах), а на выходе выставляем 19.5 вольт. В данном режиме апгрейд положительно сказался на КПД и выходной мощности - при напряжении в 19.5в, микросхема без проблем выдавала почти 2.7А, что даёт 52вт выходной мощности, следовательно, требования в 45ватт преодоленны, что весьма расширяет возможность применения данного модуля. Потребление по входу осталось такое-же, 60вт, но при 50вт выходных, КПД получается уже 86%, что весьма неплохо. Ради интереса выставил и другие выходные напряжения, 24 вольт, 16 вольт, в любом режиме, модуль стабильно выдаёт 50вт выходной мощности. Последний эксперимент – поднимаем входное напряжение до 14.1 вольт, и стараемся снять с модуля 65вт при 19.5в выходного напряжения – это уже де-факто стандарт по мощности многих современных ноутбуков. В принципе удалось, но впритык – максимальный выходной ток составил 3.35А, при напряжений в 19.5В. Потребление по входу получилось 72вт, что при выходных 65вт, даёт 90% КПД – весьма и весьма приятное значение. Температура, после часовой работы при таком режиме, без дополнительного охлаждения составила 57 градусов микросхема+радиатор, и 70.8 градусов – дроссель. Нагрев других компонентов был минимален, и по всей вероятности, их «согрели» микросхема и дроссель.



Ну куда же без осциллографа? Снял осциллограму на последнем протестированном режиме, размах пульсаций составил 0.2 вольт, если я ничего не путаю:


Конечно, с аудиофильской точки зрения это ужас и гадость, но цели применения у данного модуля совершенно другие, так что такие пульсаций ИМХО не помеха, конечно, можно увеличить емкость выходного конденсатора, и уменшить пульсаций, но в итоге получим потерю в КПД, что не всегда желательно.

Уже под конец, пришел в голову еще один возможный сценарий применения – в фотовидео мире, литиевые аккумуляторы для камер обычно выдают 7.2 вольт, и существует целая куча переходников, в которые можно подключить аккумулятор от вашей видеокамеры, а у переходника уже обычный круглый разьем питания, так что можно подключать любую периферию, которая может работать от данного напряжения. У нас такой переходничок есть, также есть 7 дюимовый монитор с HDMI входом, который напрямую от 7.2 вольт не завёлся, поэтому решили проверить этот преобразователь в данном режиме тоже. Выставили на выходе лабораторного БП 6 вольт (чтоб симулировать уже разряженный аккумулятор), а на выходе преобразователя – 12 вольт. На выходе получили ток в 1.7А, что для нашего монитора хватает сполна (он потребляет от 12 вольт порядка 0.8А). Никаких наводок на изображение или звук от работы преобразователя не было замеченно, так что это еще один возможный сценарий его использования.

Касаемо защит, от переполюсовки не проверял, ибо модуль у меня один, а сжечь его не хотелось, но защиту от короткого замыкания проверил нечаянно и она работает, потом уже пару раз специально коротнул - никаких последствии.


Благодарю за внимание!

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

Планирую купить +45 Добавить в избранное Обзор понравился +43 +109

При конструировании электронных устройств часто требуется источник питания с различными значениями выходного напряжения. Широкое применение в современных устройствах находят преобразователи постоянного напряжения на переключающихся конденсаторах, позволяющие вырабатывать требуемые напряжения от одного источника питания. В статье рассматриваются принципы работы таких преобразователей, их технические характеристики и варианты применения.

Рассмотрим принцип работы преобразователя на примере широко распространенной микросхемы IСL7660/MAX1044 с расширенными функциональными возможностями. Микросхема МАХ1044 отличается от IСL7660 наличием входа Boost (увеличение частоты внутреннего генератора). Структурная схема микросхемы ICL7660 приведена на рис.1.


Схема содержит четыре силовых МОП ключа, управляемых логическими элементами и сдвигателем уровня напряжения, работа которых осуществляется на частоте, полученной в результате деления на два частоты задающего RC генератора. Это позволяет формировать управляющие импульсы с требуемыми характеристиками «меандр» и оптимизировать по потреблению работу задающего RC генератора, рабочая частота которого без внешних элементов составляет 10 кГц. Внутренний регулятор напряжения необходим для обеспечения работы микросхемы от источника с пониженным напряжением.

Принцип работы микросхемы в режиме идеального инвертора напряжения рассмотрим по функциональной схеме, приведенной на рис.2.




При замыкании ключей S1 и S3 и размыкании ключей S2 и S4 во время первой половины цикла внешний конденсатор С1 заряжается от источника питания до напряжения V + , а при замыкании ключей S2 и S4 и размыкании ключей S1 и S3 во время второй половины цикла конденсатор С1 передает частично свой заряд внешнему конденсатору С2, обеспечивая на выводе V OUT микросхемы напряжение -V + . Указанные значения напряжения соответствуют установившемуся режиму.

Энергия, передаваемая конденсатором С1 за один цикл, определяется с помощью выражения

(1)

Одним из основных показателей преобразователя является коэффициент преобразования

(2)

где U вых - напряжение на выходе преобразователя при токе нагрузки, равном i ; U вых.ид. - напряжение на выходе идеального преобразователя (для инвертора U вых.ид. =-U вх).

Из выражения (2) видно, что высокое значение коэффициента преобразования достигается при U вых(i) = U вых.ид. , т.е. при V1 = V2. Однако, как видно из выражения (1), в этом случае снижается переносимая конденсатором С1 энергия, что затрудняет обеспечение высокого значения коэффициента преобразования. Повышение переносимой конденсатором энергии возможно при увеличении емкости С1 или рабочей частоты. В первом случае возрастают габариты конденсатора и, следовательно, габариты преобразователя. Во втором случае возрастают потери энергии в реальном устройстве, что снижает его коэффициент полезного действия

где Р вых - мощность, отдаваемая в нагрузку; Р вх - мощность, потребляемая от источника питания.

Из проведенного анализа видно, что при разработке конкретного устройства преобразования необходима оптимизация значений рабочей частоты и емкости конденсатора С1. Для этого необходимо предусмотреть возможность изменения рабочей частоты в соответствии со значениями рабочих напряжений и потребляемых токов.

Рассмотрим электрические характеристики микросхемы IСL7660, включенной по тестовой схеме, приведенной на рис.3.




Таблица 1. Краткие электрические характеристики микросхемы при V + =5B, С OSC =0

Типовые зависимости электрических характеристик микросхемы IСL7660 приведены на рис.4-8.






Приведенные зависимости позволяют уточнить параметры преобразователя для конкретных значений рабочих напряжений и потребляемых токов.

Рассмотрим типовые схемы включения микросхемы ICL7660.

Инвертор напряжения

Схема включения микросхемы в режиме инвертора напряжения приведена на рис.9.




Инвертор обеспечивает получение на выходе V OUT напряжения, равного -V + в диапазоне 1,5В

Выходное сопротивление микросхемы зависит от режима по постоянному току и от реактивного сопротивления конденсатора С1.

(3)

Так, для номинала С1=10мкф и частоты f=10кГц X C =3,18 Ом. Для исключения влияния конденсатора С1 на выходное сопротивление необходимо, чтобы Х С

Для эксплуатации микросхемы в диапазоне 1,5В

Снижение выходного сопротивления

Для снижения выходного сопротивления можно применить параллельное включение микросхем, которое показано на рис.10.




Выходное сопротивление такой схемы зависит от числа параллельно включенных микросхем n и определяется с помощью выражения.

(4)

Из рисунка видно, что конденсатор С1 является индивидуальным для каждой микросхемы, а конденсатор С2 - общий. Рассмотренное включение микросхем позволяет повысить выходной ток, коэффициент преобразования и коэффициент полезного действия преобразователя.

Каскадное включение микросхем

Для повышения выходного напряжения можно применять каскадное включение микросхем, показанное на рис.11.




Выходное напряжение такого преобразователя равно -nV + . Учитывая допустимый диапазон 1,5В

Удвоители напряжения

Для получения положительного напряжения от источника отрицательного напряжения, а также удвоения напряжения применяется включение микросхемы, показанное на рис.12.




На выводах 8 и 3 вырабатывается напряжение V OUT =-V - ,а на выводах 8 и 5 V OUT =-2V - . Диод необходим для обеспечения начального этапа работы микросхемы. В ряде случае удобно использовать схему включения, показанную на рис.13.




Выходное напряжение такого преобразователя равно 2V + -2V F , где V F - падение напряжения на диоде в прямом направлении (для кремневых диодов V F =0,5-0,7B).

Делители напряжения

С помощью микросхемы ICL7660 можно получить умощненный делитель напряжения при включении ее, как показано рис.14.




Комбинированные источники напряжения

Микросхема ICL7660 позволяет получать напряжения с различными номиналами. Один из вариантов включения показан на рис.15.




В преобразователе напряжения, показанном на рисунке, формируются напряжения -(V + -V F) и 2V + -2V F .

Работа в буферном режиме

Как видно из рассмотренного выше материала преобразователи с коммутируемыми конденсаторами обладают обратимыми свойствами. Это позволяет реализовывать буферный режим их функционирования, один из вариантов которых показан на рис.16.




Питание устройства осуществляется от источника V IN , который обеспечивает напряжение V OUT (5-ый вывод n-ой микросхемы) и V + (8-ой вывод первой микросхемы) - напряжение подзаряда аккумулятора. При пропадании питающего напряжения или отключении источника питания напряжение V OUT будет вырабатываться из напряжения аккумулятора V + .

Изменение частоты генератора ICL7660

Параметры рассмотренных преобразователей зависят от частоты генератора микросхемы. Зависимость коэффициента полезного действия от частоты показана на рис.6.

Из рисунка видно, что при выходном токе 1мА высокий КПД обеспечивается на частотах, меньших 1 кГц. На более высоких частотах потери в цепях генератора и управления силовыми ключами снижает общий КПД. Для достижения высокого КПД в данном конкретном случае необходимо уменьшить рабочую частоту преобразователя. Рабочую частоту можно уменьшать с помощью внешнего генератора или подключением C OSC , как показано на рис.3.

Более простым является способ, использующий внешний конденсатор, емкость которого можно определить из графика, показанного на рис.8.

Для рассмотренного выше случая рабочая частота, равная 1кГц, достигается подключением внешнего конденсатора емкостью С OSC =100пф. При применении этого способа необходимо учитывать, что при С OSC , большей чем 1000пф, емкость конденсаторов С1 и С2 необходимо увеличить до 100 мкф.

Рассмотренный способ изменения частоты генератора применяется в микромощных устройствах для обеспечения высокого коэффициента полезного действия преобразователя.

В ряде случаев рабочую частоту преобразователя необходимо увеличивать. В этих случаях можно применять С1 и С2 меньшей емкости и, следовательно, с меньшими габаритами. Кроме того, при этом снижаются уровни помех от генератора в аудиосистемах. Наиболее просто увеличение частоты достигается с помощью вывода Boost микросхемы MAX1044. При замыкании ключа S1 (рис.3) рабочая частота микросхемы возрастает в 6 раз.

Режим пониженного энергопотребления

При работе в дежурном режиме необходимо снижать потребляемую преобразователем мощность. Некоторые микросхемы имеют вход SD, с помощью которого можно снижать потребляемый ток до единиц микроампер. Режим пониженного энергопотребления можно реализовать также с помощью входа OSC. Варианты реализации этого режима при использовании обычных логических элементов, логических элементов с открытым стоком (коллектором), а также имеющих третье состояние показаны на рис.17.


Микросхемы преобразователей напряжения на коммутируемых конденсаторах выпускаются рядом фирм: Maxim, National Semiconductor, Microchip и др. Эти микросхемы имеют одинаковый принцип действия и отличаются реализуемыми функциями, электрическими параметрами и конструктивным исполнением. Несомненным лидером в этой области является фирма Maxim, которая выпускает наиболее широкую номенклатуру микросхем преобразователей. В таблице 2 приведены характеристики некоторых из микросхем, выпускаемых различными фирмами.

Таблица 2. Краткие характеристики микросхем.

Тип микросхемы Реализованные функции Выходной ток (мА) Входное напряжение V IN (В) Частота (кГц) Ток потребления (мкА) Примечание
ICL7660
TC7660
LMC7660
-(V IN) или
2(V IN) или ½(V IN)
20 1,5÷10 10 250
MAX889 (-2,5В) (-V IN) 200 2,7÷5,5 2000 50000 Встроенная функция Shutdown
MAX1680
MAX1681
-(V IN) или 2(V IN) 125 2÷5,5 125÷200
500÷1000
30000
MAX680 2(V IN) и -2(V IN) 10 2÷6 8 1000
MAX681 2(V IN) и -2(V IN) 10 2÷6 8 1000 Без внешних конденсаторов
MAX1673 125 2÷5,5 350 16000
LM3350 3/2(V IN) или
2/3(V IN)
50 1,5÷5,5 1600
LM3352 2,5В; 3В или 3,3В 200 2,5÷5,5 1000
MAX870 -(V IN) или
2(V IN) или ½(V IN)
50 1,6÷5,5 56÷194 1000
MAX864 2(V IN) и -2(V IN) 100 1,75÷6 7÷185 5000 Встроенная функция Shutdown

Примечание: микросхемы MAX, ICL - фирмы MAXIM; LM, LMC - National Semiconductor; TC - Microchip.

Из таблицы видно, что преобразователи на коммутируемых конденсаторах могут работать в режимах инвертора, удвоителя, делителя входного напряжения на два, позволяют формировать на выходе одновременно несколько напряжений. Некоторые микросхемы имеют встроенные стабилизаторы напряжения. Рассмотренные микросхемы находят широкое применение в ноутбуках, мобильных телефонах, пейджерах, переносных приборах и других устройствах. В радиолюбительской практике они могут применяться, например, для формирования разнополярных напряжений питания операционных усилителей, реализации буферного питания электронных устройств от одного аккумуляторного элемента, формирования напряжения питания ЖКИ и др. Малые габариты, высокие коэффициент преобразования и коэффициент полезного действия, отсутствие индуктивностей, обратимые свойства являются весьма привлекательными для применения рассмотренных преобразователей при разработке различных электронных устройств.

Литература

  1. Maxim full-line CD-Catalog Version 5.0 2001 Edition.
  2. National Analog and interface products databook, 2001 Edition.

Китайский рынок импульсных DC-DC преобразователей довольно широк. И бродя по просторам всем известного AliExpress я наткнулся на маленький, дешевый, но при этом достаточно мощный преобразователь. Стоит сказать сразу, что для целей связи он, как и любой импульсные преобразователь годен ограничено, но тем не менее заслуживает пристального внимания из-за своих размеров.

Ранее я уже писал о различных импульсных преобразователях которые вполне можно использовать для своих проектов.

Но все они имеют сравнительно большие габариты и их не всегда удобно использовать. Герой этого обзора гораздо компактнее, но при этом обеспечивает сходные эксплуатационные параметры. Поставляется плата преобразователя запакованной в антистатический пакетик.


На вид малыш выглядит весьма несерьезно, однако, не стоит спешить с выводами.


Размеры платы 22 х 17 мм. В сравнении с 10 рублевой монеткой.


Преобразователь построен на основе специализированной микросхемы преобразователя MP1584, основными особенностями которой являются:

  • Входное напряжение может варьироваться в интервале от 4,5 до 28 вольт.
  • Выходное напряжение регулируется от 0,8 до 25 вольт.
  • Встроенный полевой транзистор обеспечивает рабочий ток до 3А
  • Рабочая частота до 1,5МГц (этим и объясняются такие маленькие габариты).
  • Встроенная защита от перегрева (при достижении 120 градусов по Цельсию, преобразователь отключается)
  • Достаточно низкий уровень пульсаций на входе и на выходе преобразователя.
  • Защита от короткого замыкания на выходе.

Из недостатков можно отметить полное отсутствие защиты от переполюсовки. И если вы по неосторожности попутали полярность, микросхема MP1584 с треском взорвется (один из преобразователей погиб во имя науки). 🙂


Схема включения MP1584 из даташита. Собственно по ней наш преобразователь и собран. Здесь также присутствует график КПД в зависимости от потребляемого тока.


Испытания

Для испытания преобразователя подключим к нему радиостанцию M-Tech Legend III,


Сам преобразователь запитаем от лабораторного источника питания Atten PPS3005S способного выдавать напряжения до 31 вольта и ток до 5А. Измерять ток и напряжение будем при помощи мультиметра Vichy VC8145.


Параметры будем снимать до и после преобразователя.

КПД преобразователя по мощности около 90%, что просто прекрасно. 10% потерь вполне приемлемое значение. Также надо помнить о том, что КПД сильно падает при разбросе входного и выходного напряжения менее 3В (в документации, менее 5). Так что КПД нашего малыша даже выше чем у старших братьев.

Измерим уровень пульсаций на входе и на выходе преобразователя под стандартной нагрузкой в виде радиостанции M-Tech Legend III. Исследовать сигнал на входе и на выходе будем при помощи осциллографа Atten ADS1102CAL. Главный исследуемый параметр dV (амплитуда пульсаций между курсорами CurA и CurB).

Пульсации на входе (прием)

Пульсации на выходе (прием)

Пульсации на входе (передача)

Пульсации на выходе (передача)

В сравнении с аналогичными, но более низкочастотными преобразователями, выглядит вполне неплохо.

Температурный режим

Исследуем преобразователь на предмет нагрева в процессе работы.

Дежурный режим, ток потребления 294мА


После 1 минуты работы на передачу, ток потребления 1,55А.


Как видно, сильнее всего нагрелась сама микросхема преобразователя. Безусловно, нашему малышу приходится тяжко, но в целом, он выдержал испытание.

Помехи

В документации к микросхеме MP1584 написано: By switching at 1.5MHz, the MP1584 is able to prevent EMI (Electromagnetic Interference) noise problems, such as those found in AM radio and ADSL applications. Что в переводе означает: Поскольку преобразование происходит на частоте 1,5МГц, MP1584 не должна порождать электромагнитный шум, вызывающий проблемы при работе приемопередающих устройство использующих амплитудную модуляцию и технологию ADSL. В моих опытах, радиостанция M-Tech Legend III будучи подключенной через данный преобразователь не показала сколько-нибудь заметного снижения чувствительности. И тем не менее, памятуя о принципах работы импульсных преобразователей я бы не рекомендовал использовать его для питания чувствительной техники связи. Компактный размер преобразователя позволяет размещать его даже внутри станции, но вот, насколько это пагубно скажется на чувствительности приемника, неизвестно, для проверки этого момента следует провести дополнительные исследования.

Итог

В итоге мы имеем отличный миниатюрный преобразователь который можно легко использовать для питания различных устройств, например, для сборк пауэр банка на свинцовом аккумуляторе, который будет заряжать Ваши мобильные устройства. Совсем недавно у меня как раз возникла подобного рода задача, запитать оборудование для съемки в полевых условиях, дабы не сильно зависеть от встроенных в технику аккумуляторов, и преобразователи на микросхеме MP1584 превосходно с этой задачей справились.

На сегодняшний день семейство DC/DC-преобразователей компании Maxim насчитывает около 500 ИС. За последние несколько лет появились новые микросхемы, которые отражают мировую тенденцию роста частоты преобразования, что позволяет обходиться индуктивностями и емкостями меньшего номинала. что в свою очередь, уменьшает габариты и массу источников питания.

Использование сопротивления открытого канала силового MOSFET делает ненужным установку мощного низкоомного резистора датчика тока и позволяет еще более повысить надежность систем зашиты преобразователей от перегрузок п коротких замыканий но выходу. Наличие входов управления упрощает организацию заданной последовательности включения стабилизаторов в многоканальных блоках питания.
Основные характеристики новейших DC/DC-преобразователей компании Maxim приведены в таблице 1.
Для большинства микросхем доступны ознакомительные наборы, позволяющие оценить возможностьиспользования микросхем в конкретных приложениях. В них входит четырехслойная печатная плата с установленными компонентами и комплект документации.


MAX15026 / MAX15023
Микросхемы МАХ15026/MAX15023 — это одно-/двухканальные контроллеры синхронного понижающего преобразователя, работающие при входном напряжении 4,5...28 В или 5 В ±10% и обеспечивающие одно/два независимых выходных напряжения, каждое из которых может подстраиваться от 0,6 В до 85% UBx при токе нагрузки 12 А (МАХ15023) или 25 А (МАХ15026) на канал. Пульсации входного напряжения и общие (RMS) пульсации входного тока уменьшаются за счет поворота фазы на 180°.
С помощью внешнего резистора частота переключения МАХ15023 регулируется от 200 кГц до 1 МГц, а для МАХ 15026 - от 200 кГц до 2 МГц. Адаптивный синхронный выпрямитель делает ненужным применение внешних диодов с барьером Шоттки. Использование сопротивления открытого канала нижнего силового MOSFET-транзистора в качестве датчика тока позволяет обходиться без внешнего низкоомного резистора. Такое решение защищает компоненты DC/DC-иреобразователя от выхода из строя при перегрузках или коротком замыкании. Режим ограничения выбросов тока уменьшает рассеивание мощности при коротком замыкании. Микросхемы имеют один/два выхода «power-good» и один/два входа управления с прецизионными порогами включения/выключения, которые используются для контроля входного напряжения и выбора последовательности включения стабилизаторов.
Дополнительные функции защиты включают ограничение пикового тока через нижний транзистор в каждом цикле преобразования и тепловую защиту, что предотвращает возрастание обратного тока дросселя до опасного уровня в моменты прохождения втекающего тока. Обе микросхемы допускают работу в режиме запуска с предварительным смещением без разряда выходных конденсаторов и имеют внутреннюю цифровую систему адаптивного плавного запуска. Эти особенности позволяют при запуске монотонно заряжать выходной конденсатор очень большой емкости и контролировать пиковый ток дросселя во время бросков тока при коротком замыкании. Типовые схемы включения МАХ15023/МАХ15026 приведены на рис. 1 и рис. 2 .
МАХ 15023 выпускаются в 24-выводном корпусе TQFN-EP (4x4 мм) с повышенной теплоотдачей и работают при температуре -40...85°С. МАХ 15026 выпускаются в 14-выводном корпусе TQFX-EP (3x3 мм) с повышенной теплоотдачей и работают при температуре -40...85°С или -40...125°С.
Области применения:
. Источники питания DSP;
. ЖКИ телевизоры;
. Локальные стабилизаторы;
. Силовые модули;
. Цифровые приемники;
. Коммутаторы/маршрутизаторы.
Ознакомительные наборы: MAX15023EVKIT/ MAX15026BEVK1T.

МАХ15032
Микросхема МАХ15032 — это малошумящий повышающий ШИМ-преобразователь с постоянной частотой преобразования (500 кГц) и токовым управлением. Он создан для низковольтных систем, в которых требуется локальный источник высокого напряжения с малым уровнем пульсаций и выходной мощностью до 600 мВт при входном напряжении 2,7...И В. Микросхема может использоваться для широкого класса приложений, таких как источники смешения p-i-n или варакторных диодов и ЖКИ-диснлеев.
Высоковольтный внутренний силовой DMOS-ключ позволяет увеличить входное напряжение до 36 В. В целях повышения экономичности МАХ 15032 имеет режим отключения. Типовая схема включения МАХ 15032 приведена на рис. 3 .
МАХ15032 выпускаются в восьмивыводном корпусе TDFX (3x3 мм) с повышенной теплоотдачей и работают при температуре -40...125°С.
Области применения:
. Смещение фотодиодов;
. ЖКИ дисплеи;
. Малошумящие источники смешения варакторов;
. Источники смешения p-i-n диодов;
. Источники питания STB Аудио ИС.


Микросхема MAX15034 — это двухфазный конфигурируемый контроллер понижающего преобразователя с одним/двумя выходами, работающий при входном напряжении 4,75...5,5 В или 5...28 В и выходном напряжении 0,61...5 В. Вход выбора режима позволяет использовать микросхему или в двухканальном режиме, или в режиме объединения выходов для повышения максимального тока нагрузки. Каждый выход МАХ15034 управляет п-канальными MOSFET-транзисторами и может обеспечить ток нагрузки более 25 А. В МАХ15034 используется режим управления по среднему току при частоте преобразования до 1 МГц. При этом сигналы управления в фазах отличаются на 180°, что приводит к значительному подавлению пульсаций тока на входных конденсаторах и выходного напряжения при объединении фаз. Каждый канал имеет независимые усилители для датчиков напряжения и тока, которые компенсируют номиналы LC-фильтров и переходные процессы.
Два входа управления МАХ 15034 позволяют задавать последовательность включения каналов. Внешним резистором частота переключения регулируется от 100 кГц до 1 МГц с возможностью использования внешнего сигнала синхронизации. В микросхеме имеется тепловая защита и защита от выбросов тока при коротком замыкании. Основное применение МАХ 15034 найдет в приложениях, требующих быстрого отклика и точности поддержания выходного напряжения. Типовая схема включения МАХ 15034 приведена на рис. 4 .
МАХ 15034 выпускаются в 28-выводном корпусе TSSOP с максимальной рассеиваемой мощностью 2,1 Вт и работают при температуре -40...125°С.
Области применения:
. Графические карты;
. Мощные компьютеры/рабочие станции/серверы;
. Сетевые системы;
. DC/DC-стабилизаторы для телекоммуникаций;
. RAID-системы.

МАХ15038
Микросхема MAX 15038 высокоэффективного импульсного стабилизатора обеспечивает ток нагрузки до 4 А при выходном напряжении от 0.6 В до 90% UBx и входном напряжении 2,9...5,5 В. Это делает ее идеальной для использования в локальных стабилизаторах и пострегуляторах. Общая выходная ошибка составляет менее ±1% при изменении нагрузки во всем рабочем температурном диапазоне.
Микросхема МАХ 15038 работает при фиксированной частоте ШИМ от 500 кГц до 2 МГц. Эта частота задается внешним резистором и позволяет работать в режиме пропуска импульсов.
Низкоомные встроенные nMOS-ключи обеспечивают высокую эффективность при большом токе нагрузки, минимизируя критическую индуктивность и упрощая разводку печатной платы.
Микросхема МАХ 15038 оснащена широкополосным (28 МГц) усилителем напряжения ошибки, который обеспечивает быстрый ответ на переходные процессы, что ведет к уменьшению значения емкости выходных конденсаторов. Архитектура с управлением в режиме напряжения и усилитель напряжения ошибки образуют схему компенсации типа III для обеспечения максимальной полосы пропускания цепи обратной связи, достигающей 20% от частоты преобразования.
Два логических входа (с тремя уровнями) МАХ15038 позволяют выбрать одно из девяти выходных напряжений с погрешностью = 1% без применения прецизионных резисторов класса точности 0,1%. Используя два внешних резистора и внутренний (0,6 В) или внешний источник опорного напряжения, подключаемый к выводу REFIX, можно установить любое выходное напряжение. Для уменьшения выбросов тока время плавного запуска программируется внешним конденсатором. Типовая схема включения МАХ15038 приведена на рис. 5 .
МАХ 15038 выпускаются в 24-выводном корпусе TQFN площадью 16,8 мм2 с повышенной теплоотдачей и работают при температуре -40...85°С.
Области применения:
. Стабилизаторы для ядер ASIC/ CPU/DSP и периферии;
. Стабилизаторы базовых станций;
. Стабилизаторы для модулей памяти DDR;
. Стабилизаторы для RAID-массивов;
. Источники питания серверов;
. Источники питания телекоммуни-кационного оборудования.

МАХ15041
Микросхема MAX15041 — это недорогой синхронный DC/DC-преобразователь с внутренними ключами и выходным током 3 А при входном напряжении 4,5...28 В. Выходное напряжение регулируется двумя внешними резисторами от 0,6 В до 90% UBx. Микросхема является идеальным выбором для распределенных систем питания, предварительных стабилизаторов, телевизоров и другой бытовой техники. МАХ15041 работает в режиме ШИМ-контроллера, управляемого пиковым значением тока с фиксированной частотой преобразования 350 кГц и максималыши длительностью импульса 90%. Архитектура контроллера с токовым управлением упрощает схему компенсации и позволяет обеспечить ограничение тока в каждом цикле преобразования, а также быстрый ответ при работе на длинную линию или нестандартную нагрузку. Трансимиедансный усилитель с высоким KU обеспечивает гибкие настройки внешней цепи компенсации типа II, позволяя для фильтрации использовать любые керамические конденсаторы.
Стабилизатор имеет внутренние MOSFET-ключи, которые обеспечивают лучшую эффективность, чем асинхронные решения, и минимизируют электромагнитные помехи (EMI), уменьшая размер печатных плат и обеспечивая высокую надежность за счет уменьшения количества внешних компонентов.
Микросхема имеет функцию тепловой защиты, защиты от перегрузок по току и внутренний LDO-стабилизатор на 5 В с блокировкой при повышенном напряжении.
Регулируемый запуск позволяет плавно увеличивать выходное напряжение и уменьшает броски тока. Независимые сигналы управления и «power-good» позволяют создавать источники питания с гибкой последовательностью включения каналов. Типовая схема включения МАХ 15041 приведена на рис. 6 .
МАХ 15041 выпускаются в 16-выво-дном корпусе TQFN-EP (3x3 мм) с повышенной теплоотдачей и работают при температуре -40...85°С.

Области применения:
. Бытовая техника;
. Распределенные системы электропитания;
. Предварительные стабилизаторы;
. Телевизоры;
. Портативные источники питания;
. XDSL-модемы.

МАХ15046, МАХ15046А, МАХ15046В
Микросхема MAX15046 — это контроллер синхронного понижающего преобразователя, работающего при входном напряжении 4,5...40 В. Она позволяет получать на выходе напряжение от 0,6 В до 85% UBx при токе нагрузки до 25 А, имеет функцию внутреннего цифрового адаптивного плавного запуска, обеспечивая монотонный запуск без разряда выходных конденсаторов.
Внешним резистором частота преобразования МАХ 15046 регулируется от 100 кГц до 1 МГц. Адаптивный синхронный выпрямитель позволяет обходиться без внешних диодов с барьером Шоттки. Микросхема использует сопротивление открытого канала нижнего MOSFET-ключа в качестве датчика тока, делая ненужным использование внешнего низкоомного резистора, защищая компоненты DC/DC-преобразователя от выхода из строя при перегрузках по выходу или коротких замыканиях. Режим ограничения выбросов тока уменьшает рассеивание мощности при коротком замыкании. Микросхема МАХ15046 имеет выход «power-good» и вход управления с прецизионными порогами включения/ выключения, которые используются для мониторинга входного напряжения и задания последовательности включения стабилизаторов.
Дополнительная защита включает тепловую защит\г и режим ограничения втекающего тока, который не позволяет обратному току дросселя достигать опасного уровня. Типовая схема включения МАХ 15046 приведена на
7.

Получение технической информации, заказ образцов, поставка - e-mail:

К1224ПН1х – интегральная микросхема представляет собой преобразователь низкого постоянного напряжения в высокое переменное и применяется для управления плоской люминесцентной лампой. Повышение напряжения осуществляется с помощью внешней индуктивности, на которой вырабатываются высоковольтные импульсы напряжения с частотой внутреннего генератора накачки. Фазой выходного напряжения управляет генератор переключения фазы. Частота каждого генератора определяется внешней емкостью. ИС содержит: два автогенератора формирующие частоту накачки и период переключения […]

Микросхема 1156ЕУ1 представляет из себя набор функциональных элементов предназначенный для построения импульсного стабилизатора повышающего, понижающего или инверсного типа. Прибор К1156ЕУ1Т выпускается в металлокерамическом корпусе типа 4112.16-3, а КР1156ЕУ1 – в пластмассовом корпусе типа 283.16-2. ОСОБЕННОСТИ Рассчитан для понижающих, повышающих и инвертирующих импульсных стабилизаторов Регулировка выходного напряжения 1,25…40В Выходной импульсный ток………..<1,5А Входное напряжение ….2,5…40В […]



К1290ЕКхх, К1290ЕФ1хх — это понижающий импульсный стабилизатор напряжения на нагрузку до 3А, предназначенный для работы в диапазоне температур корпуса минус 10…+85°C (К1290ЕххП) и минус 60…+125°C (К1290ЕххХ). Фиксированное выходное напряжение: 3,3 В – К1290ЕК3.3(А,Б)П, К1290ЕК3.3Х, 5 В – К1290ЕК5(А,Б)П, К1290ЕК5Х, 12 В – К1290ЕК12(А,Б)П, 15 В – К1290ЕК15(А,Б)П ОСОБЕННОСТИ Программируемое выходное напряжение от 1,2 В до […]



UA78S40 производства Motorola и LM78S40 производства National Semionductor — микросхемы для импульсных преобразователей широкого назначения. Микросхема UA78S40 (LM78S40) позволяет создавать понижающие, повышающие и инвертирующие полярность импульсные стабилизированные преобразователи. Преобразователь на микросхеме UA78S40 обладает широким диапазоном входного и выходного напряжения. Входное напряжение может варьироваться в пределах от 2,5 до 40В, выходное от 1,5 до 40В. Диод Шоттки 1N5822 в схеме […]

Регулируемый импульсный стабилизатор напряжения LM2576HV-ADJ (микросхема понижающего широтно-импульсного (ШИМ) регулируемого стабилизатора напряжения) имеет широкий диапазон регулируемого выходного напряжения от 1,2 до 50В с выходным максимальным током 3А. Так как стабилизатор работает в импульсном режиме, он имеет высокий КПД и как правило оснащается небольшим радиатором площадью не более 100 см2. Устройство имеет тепловую защиту и защиту […]



На рисунке показана схема простого преобразователя напряжения. ИМС CD4047 работает в режиме нестабильного мультивибратора, с выхода которого в противофазе сигнал поступает на MOSFET транзисторы IRFZ44, нагрузкой которых является обычный (сетевой трансформатор с подключенными наоборот обмотками, где обмотка на 220 становится вторичной) 60-100 Вт повышающий трансформатор с первичной обмоткой 2*12В и отводом от середины.



ИМС САТ3603 выдает 30 мА на канал и работает с входным напряжением 3…5.5В. Потребление тока покоя микросхемы крайне мало 0,1мА, что дает возможность питать ее обычной батарейки. Рабочая частота преобразования 1МГц, КПД преобразователя 90%. Имеется зашита выхода от КЗ. Выходной ток икросхемы регулируется при помощи сопротивления R. В таблице указаны номиналы сопротивления в зависимости от […]