مبدل ولتاژ DC. مبدل های DC-DC MAXIM

ارسال شده توسط:

طرح های ساده همیشه بدتر از طرح های پیچیده نیستند. و مدارهای مبتنی بر عناصر گسسته به هیچ وجه کمتر از ریز مدارهای آماده نیستند. مثال دیگری را می توان در اینجا مشاهده کرد.

یکی از محبوب ترین دستگاه های الکترونیکی امروزه مبدل های تک چرخه DC-DC کم مصرف هستند که به طور گسترده در تجهیزات باتری قابل حمل استفاده می شود. طبیعتاً شرکت های زیادی در این زمینه به طور فعال در حال توسعه هستند و تعداد بی شماری از این دستگاه های آماده وجود دارد. در شکل به عنوان مثال، شکل 1 بلوک دیاگرام یکی از مبدل های رایج TPS61045 تولید شده توسط Texas Instruments را نشان می دهد.

این بلوک دیاگرام از نظر تعداد عناصر به کار رفته هیچ چیز برجسته ای نیست، نه کمتر از عناصر موجود در دستگاه های مشابه سایر سازندگان. احتمالاً به همین دلیل است که مبدل های DC-DC یکپارچه محصولات الکترونیکی بسیار گران قیمتی هستند. علاوه بر بلوک دیاگرام اغراق‌آمیز، برخی از این دستگاه‌ها به دلیل ضریب تبدیل غیرمنطقی بزرگ در حلقه OOS از بی‌ثباتی ضربه رنج می‌برند. به عنوان مثال، در شکل. شکل 2 یک شکل موج ولتاژ ساده شده را در این حالت در سراسر اندوکتانس مبدل SP6641 از Sipex نشان می دهد.

ظاهراً حقایق فوق نتیجه استفاده از فناوری‌های یکپارچه بوده است که با حذف رابطه مستقیم بین تعداد اجزای مورد استفاده و اندازه دستگاه‌های الکترونیکی، در عین حال انگیزه ایجاد الکترونیک بهینه را از بین برده است. در نتیجه پیچیدگی غیرضروری مدارهای مجتمع گسترده شده است و مصرف کنندگان باید هزینه آن را بپردازند.

بنابراین، این مقاله سعی دارد نشان دهد که اگر از قطعات غیر ضروری برای پیاده سازی وسایل الکترونیکی استفاده نکنید، محصولاتی به دست می آورید که به هیچ وجه از آنالوگ های یکپارچه پایین تر نیستند و از برخی جهات حتی برتر از آنها هستند. شروع با هزینه کمتر.

علاوه بر این، از آنجایی که چنین دستگاه هایی دقیقاً حاوی اجزای لازم برای حل یک مشکل خاص هستند، از نظر مساحتی که روی برد اشغال می کنند تقریباً به خوبی آنالوگ های یکپارچه هستند، اگرچه روی عناصر جداگانه ساخته شده اند. علاوه بر این، پیاده سازی بر روی عناصر منفرد اغلب امکان ارائه پارامترهای الکتریکی بهتر را نسبت به مدارهای مجتمع فراهم می کند، زیرا توسعه دهنده این فرصت را دارد که بهترین اجزای گسسته را در لحظه ایجاد دستگاه خود انتخاب کند، که در هنگام استفاده از ریزمدارهای آماده نمی توان از آن اطمینان حاصل کرد. کیفیت عناصر مورد استفاده که در آن برای همیشه با دوره توسعه آنها گره خورده است.

مدار الکتریکی یک مبدل تک چرخه که موارد فوق را تایید می کند در شکل 3 ارائه شده است.

ساختار دستگاه ارائه شده جهانی است و به شما امکان می دهد مبدل هایی با هر نوع مدولاسیون ایجاد کنید.

در این حالت از مدولاسیون فرکانس پالس استفاده می شود که نه تنها اجرای ساده ترین ساختار مبدل را ممکن می سازد، بلکه به راندمان بالاتر آن در مقایسه با مبدل های با استفاده از PWM کمک می کند. این با این واقعیت توضیح داده می شود که هنگام استفاده از مدولاسیون فرکانس پالس و کاهش جریان در بار، بازده تنها به دلیل مصرف جریان اولیه مدار کنترل سوئیچ خروجی کاهش می یابد، برخلاف مبدل های دارای PWM، که در آن راندمان بیشتر بدتر می شود. به دلیل استفاده ناکارآمد از اندوکتانس هنگام کاهش بار آن، که به ویژه در ضرایب تبدیل بالا مشخص می شود.

این دستگاه جهانی است، اما در این مورد خاص، برای تبدیل ولتاژ باتری دو باتری NiMh با ولتاژ 2 ... 2.7 ولت به ولتاژ منبع تغذیه برای نمایشگر OLED (~ 13 ولت، 30 میلی آمپر) طراحی شده است.

لطفاً توجه داشته باشید که مبدل حاوی هیچ مقایسه کننده یا تقویت کننده عملیاتی نیست. این نه تنها پایداری ولتاژ خروجی را تضمین می کند که در هنگام تغییر ولتاژ ورودی در 2.5 ... 4 ولت یا زمانی که بار تغییر می کند، که برای هر کار عملی کاملاً کافی است، کمتر از 1٪ است، بلکه ناپایداری پالس نیز در نتیجه حذف می شود. که مشاهده یک نوسان گرافی تمیز بر روی آند VD4 بر خلاف تصویر در همان نقطه برای برخی از ریزمدارهای صنعتی به سادگی خوشایند است. بر این اساس، حداقل سطح تداخل تضمین می شود. این ویژگی نه تنها با حداقل بهره مورد نیاز در حلقه OOS، بلکه با نوع مدولاسیون مورد استفاده نیز تعیین می شود.

با توجه به جبران متقابل انحرافات دما در VD1، VT1 و VD3، دستگاه توصیف شده همچنین دارای ثبات دمایی خوبی است - بدتر از 2٪ در محدوده دمایی -20 ... + 50 درجه سانتیگراد. راندمان مبدل هنگام استفاده از اندوکتانس نسبتا ارزان Murata LQH55D تقریباً 85٪ است حتی با ولتاژ ورودی 2 ولت و حداکثر توان خروجی که در چنین ولتاژ ورودی به 0.4 وات می رسد. بهترین ویژگی های دستگاه زمانی تضمین می شود که DD1 از یک منبع جداگانه با ولتاژ 2.5…5 ولت تغذیه شود.

لازم به ذکر است که منهای هزینه خازن های تانتالیوم، دیود یکسو کننده و اندوکتانس که در نسخه ریز مدار نیز استفاده می شود، هزینه اجزای دستگاه ارائه شده تقریباً 10 روبل است، در حالی که قیمت خرده فروشی ریز مدار TPS61045 در نظر گرفته شده است. برای اهداف مشابه و داشتن پارامترهای بدتر، به طور متوسط ​​کمتر از 50 روبل نیست. در نتیجه، اجزای اضافی از ریزمدار ذکر شده برای کاربران 40 روبل هزینه دارد.

تنها اشکال قابل توجه مبدل ارائه شده این است که وقتی DD1 از منبع اولیه تغذیه می شود و زمانی که ولتاژ اولیه به زیر یک حد معین کاهش می یابد، شرایطی امکان پذیر است که بازخورد مثبت از طریق منبع تغذیه اتفاق بیفتد و در چنین شرایطی، یا قدرت در سوئیچ MOS ممکن است بیش از حد مجاز باشد، یا سوئیچ MOS به سادگی منبع اصلی را تخلیه می کند. این با طولانی شدن پالس های خروجی عنصر منطقی مورد استفاده در هنگام کاهش ولتاژ تغذیه توضیح داده می شود.

با این حال، در صورت تمایل، می توان این وضعیت را با حداقل هزینه های اضافی حذف کرد - کافی است خروجی یک مانیتور برق معمولی از نوع، به عنوان مثال، BD47xx، با ولتاژ پاسخ برابر با حداقل ولتاژ تغذیه مجاز مبدل را وصل کنید. ، به موازات مجموعه دیود VD1، و ورودی مانیتور باید به منبع برق اولیه متصل شود. هنگامی که در دستگاه های میکروکنترلر استفاده می شود، به محض اینکه ADC میکروکنترلر تخلیه باتری کمتر از حد مجاز را تشخیص داد، می توانید مبدل را با استفاده از ورودی خاموش شدن با اعمال یک سطح منطقی پایین روی آن خاموش کنید.

در شکل شکل 4 نسخه ای از رد مبدل را بر روی برد مدار چاپی در مقیاس تقریباً 4:1 نشان می دهد. ابعاد واقعی - 14 × 17 میلی متر بدون پین های اتصال. در صورت نیاز به ولتاژ خروجی کمتر از 8 ولت، دیود زنر VD4 باید با یک تنظیم کننده شنت مانند LMV431 جایگزین شود.

تغییرات مختلفی در مبدل نشان داده شده در شکل 1 نیز امکان پذیر است. 3. یکی از گزینه های ممکن از لحاظ نظری به عنوان مثال در شکل نشان داده شده است. 5*.

برنج. 5
(*این دستگاه در توسعه‌های من استفاده نمی‌شود و بنابراین پیاده‌سازی یا آزمایش نشده است.)

این گزینه از مدار کنترلی استفاده می کند که حداقل از دهه 80 قرن گذشته در مبدل های DC-DC ساده تک سر استفاده شده است. مبدل های این نوع به شما امکان می دهند از استفاده از مبدل های نوع سپیک خودداری کنید که هیچ مزیتی نسبت به آنها ندارند، به جز قابلیت اتصال نه مثبت، بلکه منفی باتری به سیم مشترک دستگاه که توسط دستگاه تغذیه می شود. مبدل. از آنجایی که در شکل نشان داده شده است. دستگاه 5 بسیار ارزان تر، ساده تر و کارآمدتر از مبدل های نوع سپیک ذکر شده است، استفاده از دومی را به جز در موارد خاص کاملاً بیهوده می کند.

ویژگی قابل توجه این مبدل، به هر حال، مبدل های نوع سپیک، توانایی کار با منابع اولیه است که ولتاژ آن می تواند هر کدام باشد - یا کمتر از ولتاژ خروجی یا بیشتر. متأسفانه، دامنه ولتاژهای منبع اولیه احتمالی در دستگاه توصیف شده به دلیل قابلیت های ماشه اشمیت مورد استفاده از نظر ولتاژهای تغذیه مجاز محدود شده است. در تصویر نشان داده شده در شکل. در گزینه 5، محدوده ولتاژ منبع اولیه نباید از 2...5.5 ولت با ولتاژ خروجی مثلاً 3 ولت فراتر رود.

از جمله مزایای دیگر، هنگام استفاده از این مدار، استفاده از باتری به عنوان منبع بایاس منفی به جای استفاده از مبدل های خاص یا سیم پیچ های اضافی با یکسو کننده برای این امکان پذیر می شود.

LM2596 ولتاژ ورودی را کاهش می دهد (به 40 ولت) - خروجی تنظیم می شود، جریان 3 A است. ایده آل برای LED های یک ماشین. ماژول های بسیار ارزان - حدود 40 روبل در چین.

تگزاس اینسترومنت کنترلرهای DC-DC LM2596 با کیفیت بالا، قابل اعتماد، مقرون به صرفه و ارزان را تولید می کند. کارخانه‌های چینی مبدل‌های پلکانی پالسی بسیار ارزان را بر اساس آن تولید می‌کنند: قیمت یک ماژول برای LM2596 تقریباً 35 روبل (از جمله تحویل) است. من به شما توصیه می کنم یک دسته از 10 قطعه را به طور همزمان خریداری کنید - همیشه استفاده از آنها وجود خواهد داشت و هنگام سفارش 50 قطعه قیمت به 32 روبل و کمتر از 30 روبل کاهش می یابد. در مورد محاسبه مدار ریز مدار، تنظیم جریان و ولتاژ، کاربرد آن و برخی از معایب مبدل بیشتر بخوانید.

روش معمول استفاده از منبع ولتاژ تثبیت شده است. ساخت منبع تغذیه سوئیچینگ بر اساس این تثبیت کننده آسان است. آنها به دلیل ثبات کیفیت (به نظر می رسد همه آنها در یک کارخانه ساخته شده اند - و اشتباه کردن در پنج قسمت دشوار است) و مطابقت کامل با برگه داده و ویژگی های اعلام شده جذاب هستند.

کاربرد دیگر تثبیت کننده جریان پالس است منبع تغذیه برای LED های پرقدرت. ماژول موجود در این تراشه به شما امکان می دهد یک ماتریس LED خودرو 10 واتی را متصل کنید و علاوه بر این محافظت در برابر اتصال کوتاه را فراهم می کند.

من به شدت توصیه می کنم یک دوجین از آنها را خریداری کنید - آنها قطعا مفید خواهند بود. آنها به روش خود منحصر به فرد هستند - ولتاژ ورودی تا 40 ولت است و فقط 5 جزء خارجی مورد نیاز است. این راحت است - می توانید ولتاژ اتوبوس برق خانه هوشمند را با کاهش سطح مقطع کابل ها به 36 ولت افزایش دهید. ما چنین ماژولی را در نقاط مصرف نصب می کنیم و آن را به ولتاژهای مورد نیاز 12، 9، 5 یا در صورت نیاز پیکربندی می کنیم.

بیایید نگاهی دقیق تر به آنها بیندازیم.

ویژگی های تراشه:

• ولتاژ ورودی - از 2.4 تا 40 ولت (تا 60 ولت در نسخه HV)
• ولتاژ خروجی - ثابت یا قابل تنظیم (از 1.2 تا 37 ولت)
• جریان خروجی - تا 3 آمپر (با خنک کننده خوب - تا 4.5 آمپر)
• فرکانس تبدیل - 150 کیلوهرتز
• محفظه - TO220-5 (نصب از طریق سوراخ) یا D2PAK-5 (نصب سطحی)
• راندمان - 70-75٪ در ولتاژهای پایین، تا 95٪ در ولتاژهای بالا

1. منبع ولتاژ تثبیت شده
2. مدار مبدل
3. برگه داده
4. شارژر USB مبتنی بر LM2596
5. تثبیت کننده جریان
6. استفاده در دستگاه های خانگی
7. تنظیم جریان و ولتاژ خروجی
8. آنالوگ های بهبود یافته LM2596

تاریخچه - تثبیت کننده های خطی

برای شروع، توضیح خواهم داد که چرا مبدل های ولتاژ خطی استاندارد مانند LM78XX (به عنوان مثال 7805) یا LM317 بد هستند. در اینجا نمودار ساده شده آن است.

عنصر اصلی چنین مبدل یک ترانزیستور دوقطبی قدرتمند است که به معنای "اصلی" آن - به عنوان یک مقاومت کنترل شده روشن می شود. این ترانزیستور بخشی از یک جفت دارلینگتون (برای افزایش ضریب انتقال جریان و کاهش توان لازم برای کار مدار) است. جریان پایه توسط تقویت کننده عملیاتی تنظیم می شود که تفاوت بین ولتاژ خروجی و ولتاژ تنظیم شده توسط ION (منبع ولتاژ مرجع) را تقویت می کند. مطابق مدار تقویت کننده خطای کلاسیک متصل می شود.

بنابراین، مبدل به سادگی مقاومت را به صورت سری با بار روشن می کند و مقاومت آن را طوری کنترل می کند که مثلاً دقیقاً 5 ولت در سرتاسر بار خاموش شود. به راحتی می توان محاسبه کرد که وقتی ولتاژ از 12 ولت به 5 کاهش می یابد (مورد بسیار رایج استفاده از تراشه 7805) ، 12 ولت ورودی بین تثبیت کننده و بار به نسبت "7 ولت روی تثبیت کننده + 5" توزیع می شود. ولت روی بار.» در جریان نیم آمپر، 2.5 وات در بار آزاد می شود و در 7805 - به اندازه 3.5 وات.

معلوم می شود که 7 ولت "اضافی" به سادگی روی تثبیت کننده خاموش می شود و به گرما تبدیل می شود. اولاً این باعث ایجاد مشکل در خنک کننده می شود و ثانیاً انرژی زیادی از منبع تغذیه می گیرد. وقتی از پریز برق می‌گیرید، این خیلی ترسناک نیست (اگرچه هنوز به محیط زیست آسیب می‌زند)، اما وقتی با باتری یا باتری‌های قابل شارژ تغذیه می‌شود، نمی‌توان این موضوع را نادیده گرفت.

مشکل دیگر این است که به طور کلی ساخت مبدل تقویت کننده با استفاده از این روش غیرممکن است. اغلب چنین نیازی ایجاد می شود و تلاش برای حل این مسئله در بیست یا سی سال پیش شگفت انگیز است - سنتز و محاسبه چنین مدارهایی چقدر پیچیده بود. یکی از ساده ترین مدارها از این دست، مبدل فشار کش 5 ولت -> 15 ولت است.

باید پذیرفت که عایق گالوانیکی را فراهم می کند، اما از ترانسفورماتور به طور موثر استفاده نمی کند - فقط نیمی از سیم پیچ اولیه در هر زمان استفاده می شود.

بیایید این را مانند یک رویای بد فراموش کنیم و به سراغ مدارهای مدرن برویم.

منبع ولتاژ

طرح

ریز مدار برای استفاده به عنوان مبدل گام به پایین مناسب است: یک سوئیچ دوقطبی قدرتمند در داخل قرار دارد، تنها چیزی که باقی می ماند اضافه کردن اجزای باقیمانده رگولاتور است - یک دیود سریع، یک اندوکتانس و یک خازن خروجی، همچنین ممکن است یک خازن ورودی نصب کنید - فقط 5 قسمت.

نسخه LM2596ADJ همچنین به یک مدار تنظیم ولتاژ خروجی نیاز دارد، این دو مقاومت یا یک مقاومت متغیر هستند.

مدار مبدل ولتاژ کاهنده بر اساس LM2596:

کل طرح با هم:

در اینجا شما می توانید دیتاشیت LM2596 را دانلود کنید.

اصل کار: یک سوئیچ قدرتمند در داخل دستگاه که توسط سیگنال PWM کنترل می شود، پالس های ولتاژ را به اندوکتانس می فرستد. در نقطه A x% مواقع ولتاژ کامل وجود دارد و (1-x)% مواقع ولتاژ صفر است. فیلتر LC این نوسانات را با برجسته کردن یک جزء ثابت برابر با x * ولتاژ تغذیه صاف می کند. دیود با خاموش شدن ترانزیستور مدار را کامل می کند.

شرح شغل مفصل

اندوکتانس در برابر تغییر جریان از طریق آن مقاومت می کند. هنگامی که ولتاژ در نقطه A ظاهر می شود، سلف یک ولتاژ خود القایی منفی بزرگ ایجاد می کند و ولتاژ در سراسر بار برابر با اختلاف بین ولتاژ تغذیه و ولتاژ خود القایی می شود. جریان القایی و ولتاژ در سراسر بار به تدریج افزایش می یابد.

پس از ناپدید شدن ولتاژ در نقطه A، سلف تلاش می کند تا جریان قبلی را که از بار و خازن جریان می یابد حفظ کند و آن را از طریق دیود به زمین کوتاه می کند - به تدریج کاهش می یابد. بنابراین، ولتاژ بار همیشه کمتر از ولتاژ ورودی است و به چرخه کاری پالس ها بستگی دارد.

ولتاژ خروجی

این ماژول در چهار نسخه موجود است: با ولتاژ 3.3 ولت (شاخص -3.3)، 5 ولت (شاخص -5.0)، 12 ولت (شاخص -12) و نسخه قابل تنظیم LM2596ADJ. منطقی است که از نسخه سفارشی شده در همه جا استفاده کنید، زیرا در مقادیر زیادی در انبارهای شرکت های الکترونیکی موجود است و بعید است که با کمبود آن مواجه شوید - و فقط به دو پنی مقاومت اضافی نیاز دارد. و البته نسخه 5 ولتی آن نیز محبوب است.

مقدار موجود در ستون آخر است.

شما می توانید ولتاژ خروجی را به صورت سوئیچ DIP تنظیم کنید، مثال خوبی از آن در اینجا آورده شده است، یا به صورت کلید چرخشی. در هر دو مورد، به یک باتری از مقاومت های دقیق نیاز دارید - اما می توانید ولتاژ را بدون ولت متر تنظیم کنید.

قاب

دو گزینه مسکن وجود دارد: محفظه نصب مسطح TO-263 (مدل LM2596S) و محفظه سوراخ TO-220 (مدل LM2596T). من ترجیح می دهم از نسخه مسطح LM2596S استفاده کنم، زیرا در این مورد هیت سینک خود برد است و نیازی به خرید هیت سینک خارجی اضافی نیست. علاوه بر این، مقاومت مکانیکی آن بسیار بالاتر است، بر خلاف TO-220، که باید به چیزی، حتی به یک تخته، پیچ شود - اما پس از آن نصب نسخه مسطح آسان تر است. توصیه می کنم از تراشه LM2596T-ADJ در منابع تغذیه استفاده کنید زیرا به راحتی می توانید گرمای زیادی را از بدنه آن جدا کنید.

صاف کردن ریپل ولتاژ ورودی

می تواند به عنوان یک تثبیت کننده "هوشمند" موثر پس از اصلاح فعلی استفاده شود. از آنجایی که ریز مدار مستقیماً ولتاژ خروجی را نظارت می کند، نوسانات ولتاژ ورودی باعث تغییر نسبت معکوس در ضریب تبدیل ریز مدار می شود و ولتاژ خروجی نرمال می ماند.

از این نتیجه می شود که هنگام استفاده از LM2596 به عنوان مبدل کاهنده پس از ترانسفورماتور و یکسو کننده، خازن ورودی (یعنی آنی که بلافاصله بعد از پل دیود قرار دارد) ممکن است ظرفیت کمی داشته باشد (حدود 50-100 μF).

خازن خروجی

به دلیل فرکانس تبدیل بالا، خازن خروجی نیز لازم نیست ظرفیت زیادی داشته باشد. حتی یک مصرف کننده قدرتمند زمان لازم برای کاهش قابل توجه این خازن را در یک چرخه نخواهد داشت. بیایید محاسبه را انجام دهیم: یک خازن 100 µF، ولتاژ خروجی 5 ولت و باری 3 آمپر مصرف کنید. شارژ کامل خازن q = C*U = 100e-6 µF * 5 V = 500e-6 µC.

در یک چرخه تبدیل، بار dq = I*t = 3 A * 6.7 µs = 20 µC از خازن می گیرد (این فقط 4٪ از کل شارژ خازن است) و بلافاصله یک چرخه جدید شروع می شود، و مبدل بخش جدیدی از انرژی را به خازن وارد می کند.

مهمترین چیز این است که از خازن های تانتالیوم به عنوان خازن ورودی و خروجی استفاده نکنید. آنها درست در برگه های داده می نویسند - "در مدارهای برق استفاده نکنید"، زیرا آنها حتی ولتاژهای کوتاه مدت را بسیار ضعیف تحمل می کنند و جریان های پالس بالا را دوست ندارند. از خازن های معمولی الکترولیتی آلومینیومی استفاده کنید.

راندمان، کارایی و اتلاف حرارت

راندمان چندان بالا نیست، زیرا یک ترانزیستور دوقطبی به عنوان یک سوئیچ قدرتمند استفاده می شود - و دارای افت ولتاژ غیر صفر، حدود 1.2 ولت است. از این رو راندمان در ولتاژهای پایین کاهش می یابد.

همانطور که می بینید، حداکثر بازده زمانی حاصل می شود که اختلاف ولتاژ ورودی و خروجی حدود 12 ولت باشد. یعنی اگر بخواهید ولتاژ را 12 ولت کاهش دهید، حداقل مقدار انرژی وارد گرما می شود.

بازده مبدل چیست؟ این مقداری است که تلفات جریان را مشخص می کند - به دلیل تولید گرما در یک سوئیچ قدرتمند کاملاً باز طبق قانون ژول-لنز و تلفات مشابه در طی فرآیندهای گذرا - زمانی که سوئیچ، مثلاً، فقط نیمه باز است. تأثیرات هر دو مکانیسم می تواند از نظر بزرگی قابل مقایسه باشد، بنابراین نباید هر دو مسیر از دست دادن را فراموش کرد. مقدار کمی از برق نیز برای تغذیه "مغز" خود مبدل استفاده می شود.

در حالت ایده آل، هنگام تبدیل ولتاژ از U1 به ​​U2 و جریان خروجی I2، توان خروجی برابر با P2 = U2*I2، توان ورودی برابر با آن است (مورد ایده آل). یعنی جریان ورودی I1 = U2/U1*I2 خواهد بود.

در مورد ما، تبدیل بازدهی زیر واحد دارد، بنابراین بخشی از انرژی در داخل دستگاه باقی می‌ماند. برای مثال، با بازده η، توان خروجی P_out = η*P_in و تلفات P_loss = P_in-P_out = P_in*(1-η) = P_out*(1-η)/η خواهد بود. البته مبدل برای حفظ جریان و ولتاژ خروجی مشخص شده باید جریان ورودی را افزایش دهد.

می توانیم فرض کنیم که هنگام تبدیل 12 ولت -> 5 ولت و جریان خروجی 1 آمپر، تلفات ریز مدار 1.3 وات و جریان ورودی 0.52 آمپر خواهد بود. در هر صورت، این بهتر از هر مبدل خطی است که حداقل 7 وات تلفات می دهد و 1 آمپر از شبکه ورودی (از جمله برای این کار بی فایده) - دو برابر بیشتر مصرف می کند.

به هر حال، ریز مدار LM2577 دارای فرکانس کاری سه برابر کمتر است و بازده آن کمی بالاتر است، زیرا در فرآیندهای گذرا تلفات کمتری وجود دارد. با این حال، به سه برابر درجه بالاتر از سلف و خازن خروجی نیاز دارد، که به معنای پول اضافی و اندازه برد است.

افزایش جریان خروجی

با وجود جریان خروجی نسبتاً زیاد ریزمدار، گاهی اوقات حتی جریان بیشتری مورد نیاز است. چگونه از این وضعیت خارج شویم؟

1. چندین مبدل را می توان موازی کرد. البته باید دقیقاً روی همان ولتاژ خروجی تنظیم شوند. در این مورد، شما نمی توانید با مقاومت های ساده SMD در مدار تنظیم ولتاژ بازخورد، از مقاومت هایی با دقت 1٪ استفاده کنید یا به صورت دستی ولتاژ را با یک مقاومت متغیر تنظیم کنید.

اگر از پخش ولتاژ کوچک مطمئن نیستید، بهتر است مبدل ها را از طریق یک شنت کوچک به ترتیب چند ده میلی اهم موازی کنید. در غیر این صورت، کل بار روی دوش مبدل با بالاترین ولتاژ می افتد و ممکن است از عهده آن بر نیاید. 2. می توانید از خنک کننده خوب استفاده کنید - یک رادیاتور بزرگ، یک برد مدار چاپی چند لایه با یک منطقه بزرگ. این امکان [افزایش جریان] (/lm2596-tips-and-tricks/ “Use of LM2596 in device and layout”) را به 4.5A می دهد. 3. در نهایت، می توانید [کلید قدرتمند] (#a7) را به خارج از محفظه ریز مدار منتقل کنید. این امکان استفاده از یک ترانزیستور اثر میدانی با افت ولتاژ بسیار کم را فراهم می کند و هم جریان خروجی و هم راندمان را تا حد زیادی افزایش می دهد.

شارژر USB برای LM2596

شما می توانید یک شارژر USB مسافرتی بسیار راحت بسازید. برای انجام این کار، باید رگولاتور را روی ولتاژ 5 ولت تنظیم کنید، یک پورت USB در اختیار آن قرار دهید و شارژر را تامین کنید. من از باتری لیتیوم پلیمری مدل رادیویی خریداری شده در چین استفاده می کنم که 5 آمپر ساعت با ولتاژ 11.1 ولت ارائه می دهد. این مقدار زیادی است - کافی است 8 باریک گوشی هوشمند معمولی را شارژ کنید (بدون در نظر گرفتن کارایی). با در نظر گرفتن راندمان حداقل 6 برابر خواهد بود.

فراموش نکنید که پایه های D+ و D- سوکت USB را کوتاه کنید تا به گوشی بگویید که به شارژر متصل است و جریان انتقالی نامحدود است. بدون این رویداد، تلفن فکر می کند که به رایانه متصل است و با جریان 500 میلی آمپر - برای مدت طولانی شارژ می شود. علاوه بر این، چنین جریانی ممکن است حتی مصرف فعلی گوشی را جبران نکند و باتری به هیچ وجه شارژ نشود.

همچنین می توانید یک ورودی 12 ولت جداگانه از باتری ماشین با کانکتور فندکی تهیه کنید - و منابع را با نوعی سوئیچ تغییر دهید. من به شما توصیه می کنم یک LED نصب کنید که سیگنال روشن بودن دستگاه را نشان دهد تا فراموش نکنید که باتری را پس از شارژ کامل خاموش کنید - در غیر این صورت تلفات در مبدل ظرف چند روز باتری پشتیبان را کاملاً تخلیه می کند.

این نوع باتری بسیار مناسب نیست زیرا برای جریان های بالا طراحی شده است - می توانید سعی کنید باتری جریان کمتری پیدا کنید و کوچکتر و سبک تر خواهد بود.

تثبیت کننده جریان

تنظیم جریان خروجی

فقط با نسخه ولتاژ خروجی قابل تنظیم (LM2596ADJ) موجود است. به هر حال، چینی ها نیز این نسخه از برد را با تنظیم ولتاژ، جریان و انواع نشانه ها می سازند - یک ماژول تثبیت کننده جریان آماده در LM2596 با حفاظت از اتصال کوتاه را می توان با نام xw026fr4 خریداری کرد.

اگر نمی خواهید از یک ماژول آماده استفاده کنید و می خواهید این مدار را خودتان بسازید، هیچ چیز پیچیده ای وجود ندارد، به جز یک استثنا: ریز مدار توانایی کنترل جریان را ندارد، اما می توانید آن را اضافه کنید. من نحوه انجام این کار را توضیح می دهم و نکات دشوار را در طول مسیر روشن می کنم.

کاربرد

یک تثبیت کننده جریان چیزی است که برای تغذیه LED های قدرتمند مورد نیاز است (به هر حال - پروژه میکروکنترلر من درایورهای LED با قدرت بالا)، دیودهای لیزر، آبکاری، شارژ باتری. مانند تثبیت کننده های ولتاژ، دو نوع از این دستگاه ها وجود دارد - خطی و پالسی.

تثبیت کننده جریان خطی کلاسیک LM317 است و در کلاس خود بسیار خوب است - اما حداکثر جریان آن 1.5 آمپر است که برای بسیاری از LED های پرقدرت کافی نیست. حتی اگر این تثبیت کننده را با یک ترانزیستور خارجی تغذیه کنید، تلفات روی آن به سادگی غیرقابل قبول است. تمام دنیا در مورد مصرف انرژی لامپ های آماده به کار سروصدا می کنند، اما در اینجا LM317 با بازده 30 درصد کار می کند این روش ما نیست.

اما ریزمدار ما یک درایور مناسب برای مبدل ولتاژ پالسی است که حالت‌های عملیاتی زیادی دارد. تلفات حداقل است، زیرا هیچ حالت خطی عملیاتی ترانزیستورها استفاده نمی شود، فقط از حالت های کلیدی استفاده می شود.

در ابتدا برای مدارهای تثبیت ولتاژ در نظر گرفته شده بود، اما چندین عنصر آن را به یک تثبیت کننده جریان تبدیل می کنند. واقعیت این است که ریز مدار به عنوان بازخورد کاملاً به سیگنال "بازخورد" متکی است، اما اینکه چه چیزی آن را تغذیه کنیم به ما بستگی دارد.

در مدار سوئیچینگ استاندارد، ولتاژ از یک تقسیم کننده ولتاژ خروجی مقاومتی به این پایه تامین می شود. 1.2 ولت یک تعادل است. اما می توانید از یک شنت جریان به این ورودی ولتاژ اعمال کنید!

شانت

به عنوان مثال، در جریان 3A شما باید یک شنت با مقدار اسمی بیش از 0.1 اهم بگیرید. در چنین مقاومتی، این جریان حدود 1 وات آزاد می کند، بنابراین مقدار زیادی است. بهتر است سه چنین شنت را موازی کنید و مقاومت 0.033 اهم، افت ولتاژ 0.1 ولت و انتشار گرما 0.3 وات را بدست آورید.

با این حال، ورودی Feedback به ولتاژ 1.2 ولت نیاز دارد - و ما فقط 0.1 ولت داریم. نصب یک مقاومت بالاتر غیر منطقی است (گرما 150 برابر بیشتر آزاد می شود)، بنابراین تنها چیزی که باقی می ماند افزایش این ولتاژ است. این کار با استفاده از یک تقویت کننده عملیاتی انجام می شود.

تقویت کننده آپ امپ غیر معکوس

طرح کلاسیک، چه چیزی می تواند ساده تر باشد؟

متحد می شویم

اکنون مدار مبدل ولتاژ معمولی و تقویت کننده را با استفاده از یک آپمپ LM358 ترکیب می کنیم که یک شنت جریان را به ورودی آن وصل می کنیم.

یک مقاومت قدرتمند 0.033 اهم یک شنت است. می توان آن را از سه مقاومت 0.1 اهم که به صورت موازی به هم متصل شده اند تهیه کرد و برای افزایش اتلاف برق مجاز، از مقاومت های SMD در بسته بندی 1206 استفاده کرد، آنها را با یک شکاف کوچک (نه نزدیک به هم) قرار دهید و سعی کنید به همان اندازه لایه مسی در اطراف آن باقی بماند. مقاومت ها و زیر آنها تا حد امکان. یک خازن کوچک به خروجی Feedback متصل است تا انتقال احتمالی به حالت نوسانگر را حذف کند.

ما هم جریان و هم ولتاژ را تنظیم می کنیم

بیایید هر دو سیگنال را به ورودی Feedback متصل کنیم - هم جریان و هم ولتاژ. برای ترکیب این سیگنال ها، از نمودار سیم کشی معمول "AND" روی دیودها استفاده می کنیم. اگر سیگنال جریان بالاتر از سیگنال ولتاژ باشد، غالب خواهد شد و بالعکس.

چند کلمه در مورد کاربردی بودن طرح

شما نمی توانید ولتاژ خروجی را تنظیم کنید. اگرچه تنظیم همزمان جریان و ولتاژ خروجی غیرممکن است - آنها با ضریب "مقاومت بار" متناسب با یکدیگر هستند. و اگر منبع تغذیه سناریویی مانند "ولتاژ خروجی ثابت، اما زمانی که جریان بیشتر شود، ما شروع به کاهش ولتاژ می کنیم" را اجرا کند، به عنوان مثال. CC/CV در حال حاضر یک شارژر است.

حداکثر ولتاژ تغذیه برای مدار 30 ولت است، زیرا این محدودیت برای LM358 است. اگر آپ امپ را از دیود زنر تغذیه کنید، می توانید این محدودیت را به 40 ولت (یا 60 ولت با نسخه LM2596-HV) افزایش دهید.

در گزینه دوم، لازم است از یک مجموعه دیود به عنوان دیودهای جمع کننده استفاده شود، زیرا هر دو دیود موجود در آن در یک فرآیند تکنولوژیکی و روی یک ویفر سیلیکونی ساخته شده اند. گسترش پارامترهای آنها بسیار کمتر از پراکندگی پارامترهای دیودهای مجزا خواهد بود - به همین دلیل ما دقت بالایی در مقادیر ردیابی به دست خواهیم آورد.

همچنین باید به دقت اطمینان حاصل کنید که مدار op-amp هیجان زده نمی شود و به حالت لیزر نمی رود. برای این کار سعی کنید طول همه هادی ها و به خصوص مسیر متصل به پایه 2 LM2596 را کاهش دهید. آپ امپ را در نزدیکی این مسیر قرار ندهید، بلکه دیود SS36 و خازن فیلتر را نزدیک به بدنه LM2596 قرار دهید و از حداقل مساحت حلقه زمین متصل به این عناصر اطمینان حاصل کنید - لازم است از حداقل طول اطمینان حاصل شود. مسیر فعلی "LM2596 -> VD/C -> LM2596" را برگردانید.

کاربرد LM2596 در دستگاه ها و چیدمان برد مستقل

من با جزئیات در مورد استفاده از ریز مدارها در دستگاه های خود صحبت کردم نه به صورت یک ماژول تمام شده در مقاله دیگری، که شامل انتخاب دیود، خازن ها، پارامترهای سلف می شود و همچنین در مورد سیم کشی صحیح و چند ترفند اضافی صحبت کرد.

فرصت هایی برای توسعه بیشتر

آنالوگ های بهبود یافته LM2596

ساده ترین راه بعد از این تراشه تغییر به آن است LM2678. در اصل، این همان مبدل گام به گام است، فقط با یک ترانزیستور اثر میدانی، که به لطف آن، راندمان به 92٪ افزایش می یابد. درسته بجای 5 پایه 7 پایه داره و پین به پین ​​سازگار نیست. با این حال، این تراشه بسیار شبیه است و یک گزینه ساده و راحت با کارایی بهبود یافته خواهد بود.

L5973D- یک تراشه نسبتا قدیمی، تا 2.5 آمپر و بازده کمی بالاتر. همچنین تقریباً دو برابر فرکانس تبدیل (250 کیلوهرتز) دارد - بنابراین، درجه بندی سلف و خازن کمتری مورد نیاز است. با این حال، من دیدم که اگر مستقیماً آن را در شبکه ماشین قرار دهید چه اتفاقی برای آن می افتد - اغلب اوقات تداخل را از بین می برد.

ST1S10- مبدل کاهنده DC-DC بسیار کارآمد (بازده 90٪).

• به 5-6 جزء خارجی نیاز دارد.

ST1S14- کنترل کننده ولتاژ بالا (تا 48 ولت). فرکانس کاری بالا (850 کیلوهرتز)، جریان خروجی تا 4 آمپر، توان خروجی خوب، راندمان بالا (نه بدتر از 85٪) و مدار حفاظتی در برابر جریان بار اضافی، احتمالاً بهترین مبدل برای تغذیه سرور از 36 ولت است. منبع

اگر حداکثر بازده مورد نیاز است، باید به کنترل کننده های DC-DC stepdown غیر یکپارچه روی بیاورید. مشکل کنترلرهای یکپارچه این است که آنها هرگز ترانزیستورهای قدرت خنک ندارند - مقاومت کانال معمولی بالاتر از 200 میلی اهم نیست. با این حال، اگر یک کنترلر بدون ترانزیستور داخلی استفاده کنید، می توانید هر ترانزیستوری را انتخاب کنید، حتی AUIRFS8409–7P با مقاومت کانال نیم میلی اهم.

مبدل های DC-DC با ترانزیستور خارجی

قسمت بعدی

محصولات مجتمع MAXIM امروزه یک رهبر شناخته شده جهانی در توسعه و تولید طیف گسترده ای از مدارهای مجتمع برای طیف گسترده ای از حوزه های میکروالکترونیک است. این شرکت تعداد زیادی راه حل در زمینه فناوری های تبدیل توان ارائه می دهد. طیف ریز مدارهای مبدل ساخته شده تقریباً تمام نیازهای الکترونیکی فعلی در این زمینه را پوشش می دهد. در این مقاله قابلیت‌های برخی از جالب‌ترین مبدل‌های ولتاژ DC از MAXIM بحث خواهد شد.

همانطور که مشخص است، عملکرد مبدل پالس بر اساس فرآیند انتقال انرژی از ورودی به خروجی با تعویض مجدد یک عنصر راکتیو با فرکانس مشخص است. در این راستا، تقسیم مبدل ها به دو گروه - القایی و خازن (شکل 1) وجود دارد.

مبدل های ولتاژ القایی

مبدل های DC/DC القایی به طور گسترده توسط MAXIM نشان داده می شوند. 218 ریز مدار مبدل القایی مختلف تولید می شود:

• افزایش (Step-Up)؛
• پایین آمدن
• بالا/پایین (Step-Up/Down)؛
• معکوس کننده (اینورتر).

مبدل های تقویت القایی MAX1724 و MAX1709

MAX1724 یک مبدل تقویت کننده با راندمان بالا (تا 90٪) است که در بسته 5 پین SOT23 باریک موجود است. دارای جریان سکون منحصر به فرد کم حدود 1.5 میکروآمپر است. این دستگاه به طور ویژه توسط MAXIM برای استفاده در دستگاه های قابل حمل قابل حمل با یک یا دو باتری قلیایی یا NiMH طراحی شده است. محدوده ولتاژ ورودی پایین تر این میکرو مدار 0.8 ولت است. مبدل با استفاده از مدار یکسو کننده سنکرون ساخته شده است و نیاز به استفاده از دیود شاتکی خارجی را از بین می برد. با تشکر از این، تنها 3 عنصر خارجی برای اطمینان از عملکرد مبدل مورد نیاز است (شکل 2). برای کاهش انتشار الکترومغناطیسی، MAX1724 از مدار کاهش نویز اختصاصی استفاده می کند. سوئیچ های تعبیه شده در ترانزیستورهای اثر میدانی با کانال N جریان خروجی را در بار تا 150 میلی آمپر با ولتاژ خروجی 2.7 تا 5 ولت (بسته به نوع ریز مدار) ارائه می دهند. یک پین /SHDN جداگانه (شکل 2) به شما اجازه می دهد تا عملکرد مبدل را کنترل کنید. جریان در حالت "خاموش" از 0.1 میکروآمپر تجاوز نمی کند.

در مواردی که نیاز به تامین انرژی بار قوی تر است، MAXIM راه حل دیگری را ارائه می دهد - MAX1709. این دستگاه جریان خروجی حداکثر 4 آمپر با ولتاژ ورودی 3.3 ولت را ارائه می دهد. محدوده ولتاژ ورودی از 0.7 تا 5 ولت است. بنابراین، می توان از تراشه MAX1709 در دستگاهی استفاده کرد که از یک باتری 1.2 ولت تغذیه می کند. ب. فرکانس سوئیچینگ ثابت تضمین می کند که مبدل در فرکانس هارمونیک اساسی 600 کیلوهرتز کار می کند. انتخاب این فرکانس امکان استفاده از طرح های ساده فیلتر برای کاهش نویز را فراهم می کند. علاوه بر این، افزایش فرکانس سوئیچینگ، اندازه سلف مورد استفاده را کاهش می دهد. در صورت لزوم، مبدل می تواند در فرکانس یک ژنراتور خارجی (از 350 کیلوهرتز تا 1 مگاهرتز)، متصل به پین ​​CLK (شکل 3) کار کند. با تغییر رتبه بندی اجزای خارجی، می توان عملکرد مبدل را در حالت "شروع نرم" برنامه ریزی کرد و همچنین حداکثر جریان بار را محدود کرد. این ممکن است زمانی مهم باشد که دستگاه توسط باتری تغذیه می شود.

لازم به ذکر است که با توجه به توانایی دستگاه های در نظر گرفته شده برای عملکرد زمانی که ولتاژ ورودی ورودی به 0.7-0.8 ولت کاهش می یابد، آنها می توانند عملکرد طولانی تر انواع دستگاه های قابل حمل با باتری را تضمین کنند و در نتیجه کیفیت مصرف کننده خود را افزایش دهند.

مبدل باک القایی MAX1917

الزامات مدرن برای کوچک سازی و کاهش هزینه محصول نهایی، تولیدکنندگان را تشویق می کند تا به طور مداوم ویژگی های طرح های خود را بهینه کنند. یک مثال مبدل DC/DC MAX1917 است که برای مدیریت توان جامع حافظه DDR طراحی شده است. این مبدل مبتنی بر معماری Quick-PWM™ توسعه یافته توسط MAXIM است. این اجازه می دهد تا زمان پاسخ بسیار کوتاه مدار کنترل به تغییرات در جریان بار. این باعث کاهش تعداد و ظرفیت کل خازن ها در خروجی مبدل می شود. شکل 4 نمودار مدار روشن کردن مبدل را نشان می دهد.

تراشه MAX1917 کنترل سوئیچ‌های N-FET را فراهم می‌کند و امکان اجرای یکسو کننده سنکرون گام‌به‌پایین با جریان فرورفتگی یا فرورفتگی را در بار حداکثر ۲۵ آمپر با ولتاژ حداکثر ۳.۶ ولت فراهم می‌کند. حداکثر راندمان می‌تواند به ۹۶٪ برسد. در جریان چند آمپر افزایش راندمان به ویژه با خواندن اطلاعات در مورد جریان بار از انتقال منبع تخلیه ترانزیستور اثر میدان پایین تر در بازو تسهیل می شود. این به شما امکان می دهد از استفاده از یک مقاومت ویژه به عنوان سنسور جریان خودداری کنید و تلفات حرارتی آن را از بین ببرید.

فرکانس سوئیچینگ اولیه تراشه MAX1917 را می توان از محدوده 200 انتخاب کرد. 300; 400; 550 کیلوهرتز در فرآیند تثبیت ولتاژ خروجی، این فرکانس بسته به جریان بار و ولتاژ ورودی کاملاً متفاوت است.

ولتاژ خروجی از طریق ورودی DDR تنظیم می شود. با استفاده از عناصر خارجی، پارامترهای مدارهای محدود کننده حداکثر جریان داخلی و "شروع نرم" تنظیم می شوند.

شکل 5 نموداری از تغییر ولتاژ در بار را نشان می دهد که یک جهش جریان از 2.5 به 18 A رخ می دهد. اسیلوگرام نشان می دهد که زمان بازیابی ولتاژ زمانی که تغییرات جریان از 20 میکرو ثانیه تجاوز نمی کند.

علیرغم این واقعیت که دستگاه توصیف شده در درجه اول برای استفاده در یک سیستم منبع تغذیه حافظه DDR ایجاد شده است، می توان از آن به عنوان یک مبدل باک همه منظوره با فرکانس سوئیچینگ متغیر نیز استفاده کرد.

در حال حاضر، MAXIM تعداد زیادی مبدل گام به گام تخصصی برای کاربردهای مختلف تولید می کند:

• سیستم های برق تلفن همراه (MAX1820-1821، MAX1958-1959)؛
• درایورهای ماژول Peltier (MAX1968-1969، MAX8520-8521)؛
• سیستم های برق لپ تاپ (MAX1534، MAX1710-1712، MAX1717-1718، MAX1791، MAX1844).
• سیستم های منبع تغذیه CPU های مدرن (MAX797798، MAX1624-MAX1625، MAX1638-1639).

مبدل های کاهنده موجود طیفی از جریان های خروجی تا 60 A (MAX5041) را پوشش می دهند. بسیاری از دستگاه ها در فرکانس های سوئیچینگ بسیار بالا کار می کنند - 1.2 مگاهرتز (MAX1734، MAX1921)، 1 مگاهرتز (MAX1821)، که امکان افزایش چگالی توان منابع تغذیه را با کاهش اندازه عناصر راکتیو که انرژی را منتقل می کنند، فراهم می کند.

مبدل تقویتی/باک MAX1672

شاید MAX1672 غنی ترین مبدل از نظر عملکردی در میان محصولات MAXIM از این نوع باشد. در یک بسته QSOP بسیار کوچک موجود است و ولتاژهای خروجی از 1.25 تا 5.5 ولت در 300 میلی آمپر را بدون ترانزیستور خارجی فراهم می کند (شکل 6). مبدل با ولتاژ ورودی از 1.8 تا 11 ولت کار می کند. راندمان معمول هنگام کار در حالت "Step-Up" 85٪ است.

مبدل MAX1672 دستگاهی است که 2 روش مختلف تبدیل ولتاژ را ترکیب می کند و یک مبدل کلاسیک کوک نیست. برای افزایش ولتاژ، دستگاه شامل یک مبدل تقویت کننده مبتنی بر یک ترانزیستور ماسفت کانال N داخلی و یک سلف خارجی مینیاتوری (10 μH) است. کاهش ولتاژ توسط یک رگولاتور خطی داخلی با استفاده از ترانزیستور P-FET انجام می شود.

3 حالت کار متفاوت برای مبدل MAX1672 وجود دارد:

• ولتاژ ورودی کمتر از ولتاژ خروجی است - مبدل تقویت کننده کار می کند.
• ولتاژ ورودی کمی بالاتر از ولتاژ خروجی است - این کارآمدترین حالت کار است - مبدل تقویت کننده و تنظیم کننده خطی کار می کنند. در این حالت، مبدل تقویت کننده به طور خودکار ولتاژ ورودی رگولاتور خطی مورد نیاز برای عملکرد خود را حفظ می کند. نمودار راندمان در مقابل ولتاژ ورودی (شکل 7) نشان می دهد که در این لحظه اوج راندمان به دست آمده است - راندمان بیش از 94٪٪ (در جریان بار 10 میلی آمپر). علاوه بر این، تنظیم کننده خطی درگیر، فیلتر با کیفیت بالا نویز فرکانس بالا را از مبدل بالا فراهم می کند.
• ولتاژ ورودی بسیار بالاتر از ولتاژ خروجی است - فقط رگولاتور خطی کار می کند، با افزایش ولتاژ ورودی، راندمان کاهش می یابد.

ولتاژ خروجی می تواند متغیر باشد (با استفاده از مقاومت های خارجی) یا ثابت - مقدار آن (3.3 یا 5 ولت) در ورودی "3/5" تغییر می کند. ریز مدار دارای یک آشکارساز ولتاژ کم منبع (/PGO) است که پارامترهای عملکرد آن را می توان با استفاده از یک تقسیم کننده ولتاژ متصل به پایه PGI تنظیم کرد. در حالت "خاموش"، بار از ورودی جدا می شود و مصرف جریان ریز مدار به 0.1 μA کاهش می یابد.

سیستم حفاظت از گرمای بیش از حد تعبیه شده در دستگاه، ترانزیستور پاس را هنگامی که دمای کریستال به +150 درجه سانتیگراد افزایش می یابد خاموش می کند و پس از خنک شدن تا +20 درجه سانتیگراد دوباره آن را روشن می کند. مدار داخلی برای محدود کردن حداکثر جریان از طریق سلف به شما امکان می دهد دو مقدار را انتخاب کنید: 0.5 و 0.8 A.

اینورترهای ولتاژ MAX774، MAX775 و MAX776

گروه تراشه MAX774-MAX776 مجموعه ای از اینورترها هستند که با راندمان بالا در طیف گسترده ای از جریان های بار مشخص می شوند. آنها فقط در مقدار ولتاژ خروجی متفاوت هستند ، بنابراین کافی است ویژگی های یک مبدل - MAX774 با ولتاژ خروجی منفی -5 ولت را در نظر بگیرید.

این ریز مدار برای اینورترهای ولتاژ ساختمان با استفاده از ترانزیستور خارجی P-FET طراحی شده است و بازدهی 85 درصدی را در محدوده جریان بار از 5 میلی آمپر تا 1 آمپر فراهم می کند. این به لطف مدار کنترل منحصر به فرد اجرا شده در دستگاه، با ترکیب مزایای مدولاسیون فرکانس پالس (PFM) با پرش پالس (مصرف جریان فوق العاده کم)، و راندمان بالای مبدل با مدولاسیون عرض پالس (PWM) در توان های بار بالا.

مبدل های ولتاژ خازن

برای تغذیه بارهای کم توان مانند LCD ها، VCO ها (نوسانگرهای کنترل شده با ولتاژ)، دیودهای تنظیم و غیره، استفاده از مبدل های ولتاژ خازن سوئیچ شده بسیار سودمند است. استفاده از چنین دستگاه هایی نیازی به وجود اجزای القایی (سیم پیچ) ندارد. MAXIM تعداد زیادی مبدل مشابه تولید می کند که می توانند با ولتاژ ورودی ثابت یا قابل تنظیم باشند.

شکل 8 یک نمودار اتصال معمولی مبدل خازن قابل تنظیم MAX889T را نشان می دهد. این یک ولتاژ بار تثبیت شده از -2.5 ولت تا - Vin در جریان 200 میلی آمپر را فراهم می کند. این دستگاه در فرکانس 2 مگاهرتز کار می کند که امکان استفاده از خازن های خارجی بسیار کوچک را فراهم می کند، اما مصرف جریان خود را افزایش می دهد. یک پین /SHDN جداگانه به شما امکان می دهد تا با استفاده از منطق خارجی (جریان کنترل بیش از 0.1 μA) عملکرد ریز مدار را کنترل کنید.

مانند بسیاری از مبدل های DC/DC دیگر MAXIM، این دستگاه دارای عملکرد "شروع نرم"، محدود کردن جریان هجومی در هنگام راه اندازی، مدارهای حفاظتی در برابر اتصال کوتاه و گرم شدن بیش از حد کریستال است.

همچنین مبدل های خازن دوقطبی برای ولتاژهای مختلف (MAX768، MAX864، MAX865)، دوبرابر ولتاژ (MAX680، MAX681) و غیره وجود دارد.

مبدل به ولتاژ دوقطبی (متعادل)

اکثر مبدل های تخصصی ولتاژ تک قطبی به دو قطبی MAXIM بر روی نسخه های مختلف مبدل های خازنی ساخته شده اند. با این حال، استفاده از آنها برای تامین انرژی بارهای قدرتمند دشوار است. بنابراین، اگر نیاز به ایجاد یک مبدل دوقطبی قدرتمند دارید، باید به ریز مدارهای MAX742 و MAX743 توجه کنید. اولی با دو ترانزیستور خارجی استفاده می شود و توان بار تا 60 وات را تامین می کند و دومی دارای ترانزیستورهای اثر میدان داخلی است و امکان اتصال بار تا 3 وات را فراهم می کند.

مبدل MAX742 DC/DC (شکل 9) برای ایجاد منبع تغذیه با توان 3 تا 60 وات طراحی شده است. این دستگاه به لطف استفاده از دو سلف مستقل (برخلاف نسخه ترانسفورماتور) تنظیم ولتاژ جداگانه را در هر بازو با دقت 4 درصد ارائه می کند. مبدل در فرکانس 100 یا 200 کیلوهرتز با استفاده از PWM کار می کند. ولتاژ ورودی (از 4.2 تا 10 ولت) را به ولتاژ خروجی 12± یا 15 ولت تبدیل می کند (ولتاژ مورد نیاز با استفاده از یک پین مخصوص تنظیم می شود). راندمان در فرکانس سوئیچینگ 100 کیلوهرتز بالاترین - تا 92٪ است. حداکثر جریان بار برای هر بازو ± 2 A است.

مبدل های چند منظوره DC/DC

فرآیندهای افزایش درجه یکپارچگی و تمایل طبیعی به کاهش تعداد اجزای گسسته در محصول نهایی منجر به ظهور انواع ریز مدارهای چند منظوره از جمله در زمینه تبدیل ولتاژ می شود. MAXIM طیف گسترده ای از کنترل کننده های قدرت چند منظوره را برای موارد زیر تولید می کند:

• دوربین های دیجیتال و دوربین های فیلمبرداری (MAX1800-MAX1802)؛
• مانیتورهای LCD TFT (MAX1880-MAX1885، MAX1889، MAX1998)؛
• CPU/GPU (MAX1816,MAX1994)؛
• کنترل کننده های اصلی سیستم قدرت در لپ تاپ ها (MAX1901,MAX1997,MAX1999)؛
• مودم xDSL/کابلی (MAX1864,MAX1865)؛
• تلفن های ماهواره ای (MAX888,MAX1863);
• کامپیوترهای دستی PDA (MAX781);
• منبع تغذیه برای نور پس زمینه CCFT و کنترلرهای LCD (MAX753,MAX754).

از ویژگی های بارز این دستگاه ها استفاده از آنها در یک منطقه خاص و همچنین وجود چندین خروجی با سطوح ولتاژ متفاوت است. به عنوان مثال تراشه MAX1800 است که برای استفاده در منبع تغذیه دوربین دیجیتال یا دوربین فیلمبرداری طراحی شده است. با ولتاژ ورودی از 0.7 تا 5.5 V کار می کند. خروجی های مبدل طیفی از ولتاژها را تولید می کند (بازده تا 95٪):

• +3.3 ولت (تا 1.5 A) - خروجی اصلی، منبع تغذیه منطقی؛
• +15 ولت و 7.5 ولت - منبع تغذیه ماتریس CCD.
• +18 ولت و +12 ولت - منبع تغذیه ماژول LCD.
• +7 V - منبع تغذیه CCFL;
• +1.8 V - منبع تغذیه MCU (CORE).

علاوه بر این، کنترلر MAX1800 (شکل 10) می تواند یک یا چند آی سی لوازم جانبی MAX1801 را برای تغذیه موتورهای مینیاتوری کنترل کند.

جدول تعدادی از ویژگی های برخی مبدل های DC/DC از MAXIM را نشان می دهد.

جدول. ویژگی های اصلی مبدل های DC/DC از MAXIM

نام	تابع	حداقل ولتاژ ورودی، V	حداکثر ولتاژ ورودی، V	ولتاژ خروجی ثابت، V	حداقل ولتاژ خروجی، V	حداکثر ولتاژ خروجی، V	جریان خروجی معمولی ارائه شده توسط میکرو مدار، A	فرکانس سوئیچینگ، کیلوهرتز	قاب
MAX680	متعادل	2	6	-2xVin +2xVin	-	-	0,01	8	8/PDIP-300 8/SO-150
MAX768	متعادل	2,5	5,5	± 5	1.25 ±	± 11	0,005	240	16/QSOP
MAX889	خازن تنظیم شده است	2,7	5,5	-وین	–2,5	–5.5	0,2	2000	8/SO.150
MAX1044	خازن تنظیم نشده	1,5	10	-وین +2xVin	-	-	0,02	20	8/PDIP.300 8/SO.150 8/μMAX
MAX1774	پایین آمدن	2,7	28	1,8 3,3	1	5.5	2	600	28/QSOP
MAX1917	پایین آمدن	4,5	22	-	0,4	5	25	200–550	16/QSOP
MAX765	معکوس کننده	3	16,5	–12	–1	–16	0,12	300	8/PDIP.300 8/SO.150
MAX776	معکوس کننده	3	16,5	–15	0	–100	1	300	8/PDIP.300 8/SO.150
MAX1724	مرحله به بالا	0,8	5,5	2,7; 3; 3,3; 5	-	-	0,15	-	5/SOT23- نازک
MAX1709	مرحله به بالا	0,7	5	3,3; 5	2,5	5,5	4	600	16/SO.150
MAX711	پله بالا/پایین	1,8	11	-	2,7	5,5	0,25	300	16/SO.150
MAX1672	پله بالا/پایین	1,8	11	3,3; 5	1,25	5,5	0,26	-	16/QSOP
MAX1800	چند منظوره	0,7	5,5	-	-	-	-	1000	32/TQFP-5.5

ادبیات

1. کاتالوگ سی دی تمام خط MAXIM، نسخه 2002.
2. منبع تغذیه شبکه Eranosyan S.A با مبدل های فرکانس بالا L.: Energoatomizdat. بخش لنینگراد 1991.
3. مدارهای مجتمع: ریز مدارها برای سوئیچینگ منابع تغذیه و کاربردهای آنها. نسخه 2.M.: DODEKA.2000.
4. یکسو کننده بین المللی دستگاه های نیمه هادی قدرت. ترجمه از انگلیسی، ویرایش. V.V. Tokarev. چاپ اول. ورونژ. 1995.

امروز در حال بررسی یک مبدل DC-DC کوچک هستیم. می توان گفت که این یک واحد کنترل تمام عیار برای منبع تغذیه است. روسری در واقع مینیاتوری است، در یک کیف ضد الکتریسیته ساکن می آید و خودتان دیدید که خیلی راحت در دست شما جا می شود. ویدیوی کانال "KIRILL NESTEROV" را تماشا کنید

اندازه برد مبدل 6 سانتی متر در 3.5 می باشد. حاوی 2 تراشه یک تراشه ولتاژ را تنظیم می کند و دومی نمایشگر را کنترل می کند و تعداد ولت ها را در ورودی و خروجی نشان می دهد. کنترل ها دارای 3 جزء هستند: 2 دکمه و 1 دستگیره. تنظیم کننده وظیفه تنظیم ولتاژ در خروجی مبدل را بر عهده دارد. و 2 دکمه میکرو بلافاصله توضیح نمی دهند که چه کاری انجام می دهند. LED در داخل و خارج LED. دکمه اول وظیفه روشن و خاموش کردن آن را بر عهده دارد و دکمه دوم یک نشانه را نشان می دهد. اکنون بهتر است روسری را به یک واحد معمولی وصل کنید و نحوه عملکرد آن را نشان دهید. هر پایه برد دارای برچسب است و هم یک بلوک اتصال و هم محلی برای لحیم کاری وجود دارد.

بیایید کمی به ویژگی های مبدل DC-DC نگاهی بیندازیم. ولتاژ 5-36 ولت تامین می شود، به این معنی که می توانیم با خیال راحت آن را روی 5 در واحد منبع تغذیه خود که مبدل را تغذیه می کند، تنظیم کنیم.
ما جریان را از بلوک تامین می کنیم. می بینید که نشانگر سبز رنگ قبلاً روشن شده و 4.9 را نشان می دهد. این در راه خروج است. وقتی یک کلید را فشار می دهید، می توانیم ببینیم چه چیزی به ورودی می رود. ما 4.9 ولت می بینیم، ببینیم خروجی چیست. بله دقیقا 4.9 میتوان گفت همین را نشان میدهند.

ما از تستر استفاده می کنیم. چگونه قرائت ها به نظر می رسند، می بینیم که در منبع ولتاژ 5.13 است، در ورودی 5، در خروجی ما 5.11 را اندازه می گیریم، که به آنچه منبع تغذیه تولید می کند نزدیک تر است.
ابتدا ببینید چه حداقل ولتاژی را می توان به روسری اعمال کرد. بنابراین، بلوک 3.8 ولت دارد، نشانگر قبلاً کار نمی کند، اما خروجی یکسان است. ولتاژش 2 ولت اومد ولی خروجی دیگه چیزی نشون نمیده. با افزایش مجدد به 5، این حداقل نقطه زمانی است که منبع تغذیه بتواند به طور معمول کار کند.
از آنجایی که گفته شده است که می تواند از 36 کار کند، اکنون این ولتاژ را در اینجا تنظیم می کنیم. به اندازه کافی عجیب، مبدل 36 دارد که حداکثر است. اکنون در ورودی 14.1 و 35.7 را نشان می دهد، اما دستگاه کمی دروغ می گوید.

چیزی که من هنوز در مورد تنظیمات نگفته ام. از ابتدا تا انتها صاف است و به صورت خطی تغییر می کند. قبلاً متوجه شدیم که ولتاژ 33.6 است، اما با توجه به مشخصات باید از 1.25 تا 32 خروجی داشته باشد که فراتر از حد مجاز است. 35.7، اما نشانگر دروغ می گوید، خروجی 36 است، همان چیزی که بلوک تولید می کند.

در مورد کنترل دستگاه، تنها 3 کنترل وجود دارد: 2 دکمه میکرو و 1 رگولاتور، یک مقاومت 50 Kom. نشانگر سمت چپ و خروجی در سمت راست، ولتاژ را منعکس می کند. با استفاده از دکمه ای که می توانید قرائت ها را روشن و خاموش کنید، دستگاه به کار خود ادامه می دهد. تنش قابل درک است. بیایید 30.6 آن را پایین بیاوریم، اما واقعیت این است که یک خازن در خروجی 35 ولت وجود دارد، سوختن آن خطرناک است.
فروشنده در صفحه محصول خود ادعا می کند که مبدل می تواند حداکثر جریان 5 آمپر را ارائه دهد، اما توصیه می کند از آن در 4.5 آمپر استفاده کنید، حداکثر توان نباید بیش از 75 وات باشد، اما با استفاده طولانی مدت، باید از آن استفاده کنید. 50 وات از آن تجاوز نکنید.