CC BY
193Продолжение. Начало в№ 2'2006 I Мощные высоковольтные
микросхемы серии LM5xxx
nsc4@ rtcs.ru I фирмы National Semiconductor
Контроллеры импульсных стабилизаторов напряжения
Основное отличие контроллеров ИСН от описанных в предыдущей части статьи интегральных импульсных стабилизаторов — отсутствие встроенного силового ключа. Наряду с очевидным недостатком — необходимостью внешних навесных элементов, данный класс ИМС обладает и некоторыми достоинствами по сравнению с интегральными стабилизаторами. В первую очередь, это повышенная гибкость — как в выборе топологии, так и в достижении требуемых выходных параметров. Большой выбор современных полевых МОП-транзисторов позволяет создавать на базе одного схемотехнического решения (то есть с использованием одного и того же контроллера ИСН) импульсные ис-
точники электропитания с выходными параметрами (мощностью, током, напряжением), отличающимися на несколько порядков. Таким образом, основными областями применения контроллеров ИБП являются источники питания высокой мощности (от нескольких десятков ватт), изделия, требующие частого изменения выходных параметров, либо «линейки» идентичных устройств с разными параметрами выхода.
1.М5020
LM5020 — высоковольтный ШИМ-кон-троллер с токовым режимом управления и входным напряжением до 100 В. Содержит все необходимые функциональные блоки для построения однотактных импульсных преобразователей напряжения. Выходное напряже-
ние стабилизируется при помощи токового режима управления, что облегчает построение схем компенсации и обеспечивает присущую данному режиму реакцию на изменения входного напряжения. В состав ИС LM5020 входит высоковольтный пусковой стабилизатор, сохраняющий работоспособность в широком диапазоне входных напряжений вплоть до 100 В. Высокоскоростной ШИМ-контрол-лер способен работать на частотах генератора до 1 МГц, обладая суммарными задержками сигнала менее 100 нс. Кроме того, ИМС содержит усилитель ошибки, прецизионный источник опорного напряжения, компаратор просадки входного напряжения, схему потак-тового ограничения максимального тока, встроенную компенсацию наклона пилы, устройство плавного пуска, схему синхронизации тактового генератора и встроенную защиту от перегрева. Контроллер выпускается в корпусах MS0P-10 и LLP-10. Его блок-схема представлена на рис. 1.
Основные характеристики:
• Встроенный пусковой стабилизатор.
• Усилитель ошибки.
• Прецизионный источник опорного напряжения.
• Программируемый плавный пуск.
• Пиковый ток встроенного драйвера затвора — 1 А.
• Ограничение максимального значения коэффициента заполнения (80% для LM5020-1, 50% для LM5020-2).
• Программируемый порог компаратора просадки входного напряжения с регулируемым гистерезисом.
• Потактовая защита от превышения максимально допустимого тока.
• Встроенная компенсация наклона пилы (только у LM5020-1).
• Программируемая частота генератора, возможность синхронизации.
• Нечувствительный к импульсным помехам вход токового датчика (Leading Edge Blanking).
• Защита от перегрева.
• Миниатюрные корпуса MS0P-10 и LLP-10 (4x4 мм).
LM5021
LM5021 — высокоэффективный ШИМ-кон-троллер с токовым режимом управления,
предназначенный для построения сетевых блоков питания по прямоходовой (forward) и обратноходовой (flyback) топологиям и содержащий все необходимые для этого функциональные модули. Пусковой ток данной ИС составляет всего 25 мкА, что позволяет минимизировать энергопотребление при питании от высоковольтного источника. Контроллер LM5021 способен работать в режиме пропуска импульсов, гарантирующем снижение потребляемой мощности при реализации источников питания дежурного режима, обеспечивая при этом совместимость со стандартами ENERGY STAR®, CECP и т. д. Кроме этого, ИМС содержит компаратор просадки входного напряжения, схему потактового ограничения максимального тока, прерывистый режим (hiccup mode) для защиты от долговременных перегрузок, встроенную компенсацию наклона пилы, устройство плавного пуска и схему синхронизации тактового генератора. Тактовая частота генератора задается одним резистором и способна достигать величины 1 МГц, суммарные задержки сигнала при этом не превышают 100 нс. Контроллер выпускается в 8-выводном корпусе, типовая схема его включения приведена на рис. 2.
Основные характеристики:
• Сверхнизкий пусковой ток (максимум 25 мкА).
• Токовый режим управления.
• Режим пропуска импульсов для источников питания дежурного режима.
• Установка рабочей частоты одним резистором.
• Синхронизируемый генератор.
• Регулируемое устройство плавного запуска.
• Пиковый ток встроенного драйвера затвора — 1 А.
• Непосредственное подключение оптопары обратной связи.
• Ограничение максимального значения коэффициента заполнения (80% для LM5021-1, 50% для LM5021-2).
• Встроенная компенсация наклона пилы (только у LM5021-1).
• Компаратор просадки входного напряжения с гистерезисом.
• Потактовая защита от превышения максимально допустимого тока.
• Прерывистый режим для защиты от длительных перегрузок.
• Нечувствительный к импульсным помехам вход токового датчика.
• Корпуса MSOP-8 и MDIP-8.
1.М5025
ШИМ-контроллер импульсных преобразователей напряжения LM5025 содержит все необходимые функциональные модули для построения источников питания с активным демпфированием. Контроллер может быть сконфигурирован для управ-
ления как п-канальным, так и р-канальным ключом демпфера. Использование топологии активного демпфирования позволяет повысить эффективность источников и увеличить их удельную мощность (по сравнению с обычными RCD-демпферами). ИМС имеет два выхода — первый (ОиТ_А) управляет основным силовым ключом, второй (ОиТ_В) управляет ключом активного демпфера. Имеется возможность переключения режимов управления ключами — либо с перекрытием (при использовании р-канальных ключей), либо с гарантированным мертвым временем (в том случае, когда используются п-каналь-ные ключи). Встроенные драйверы силовых МОП-ключей имеют композитную структуру (комбинацию из полевых и биполярных ключей), что позволяет добиться непревзойденных характеристик. Высокоскоростной ШИМ-контроллер способен работать на частотах генератора до 1 МГц, суммарные задержки сигнала при этом не превышают 100 нс, включая схему измерения тока. В LM5025 имеется встроенный высоковольтный пусковой стабилизатор с диапазоном входных напряжений от 13 до 90 В. Кроме этого, ИМС содержит компаратор просадки входного напряжения, устройство плавного пуска, схему синхронизации тактового генератора с возможностью как повышения, так и понижения частоты, прецизионный источник опорного напряжения и систему защиты от тепловых перегрузок. Типовая схема включения контроллера LM5025 приведена на рис. 3.
Основные характеристики:
• Встроенный пусковой стабилизатор.
Рис. 3. Типовая схема включения прямоходового преобразователя с активным демпфированием на базе ШИМ-контроллера LM5025
Стабилизатор напряжения 7,7 В
_________ РТ
тгг
А
ENABLE
Источник опорного напряжения
Управляющая
логика
_ 5V — 1,25 V
Рис. 4. Блок-схема высоковольтного ШИМ-контроллера LM5030
Стабилизатор напряжения 9,6В
Рис. 5. Блок-схема высоковольтного ШИМ-контроллера LM5033
• Пиковый ток встроенного композитного драйвера затвора основного ключа — 3 А.
• Программируемый порог компаратора просадки входного напряжения с регулируемым гистерезисом.
• Режим управления по напряжению с обратной связью по входному напряжению (Feed-Forward).
• Регулируемая двухступенчатая защита от превышения максимально допустимого тока.
• Программируемое мертвое время, либо перекрытие между основным ключом и ключом демпфера.
• Вольт-секундное демпфирование.
• Программируемый плавный пуск.
• Подавление импульсных помех по фронту сигнала (Leading Edge Blanking).
• Установка частоты генератора при помощи одного резистора.
• Синхронизируемый генератор (позволяет как повышать, так и понижать частоту).
• Прецизионный источник опорного напряжения 5 В.
• Защита от перегрева.
• Корпуса TSSOP-16 и LLP-16 (5x5 мм) с улучшенными тепловыми характеристиками.
LM5030/LM5033
Двухтактный (push-pull) ШИМ-контрол-лер с режимом управления по току (LM5030) или напряжению (LM5033) и входным напряжением до 100 В. Высоковольтные ШИМ-контроллеры LM5030/LM5033 — монолитные миниатюрные (выпускаются в 10-выводном корпусе) интегральные схемы, содержащие все необходимые функциональные блоки для построения двухтактных импульсных преобразователей напряжения топологий push-pull, полумост и мост с режимом управления по току (LM5030) или напряжению (LM5033). ИМС LM5033 могут применяться как в режиме замкнутой ОС с высокостабильным выходным напряжением, так и в режиме разомкнутой ОС, образуя нестабилизированный «трансформатор постоянного напряжения» для использования в качестве вспомогательных источников питания с КПД > 95%. ИМС содержат два противофазных выхода драйверов ключей с гарантированным мертвым временем. В LM5030/LM5033 имеется встроенный высоковольтный пусковой стабилизатор с диапазоном входных напряжений от 14 до 100 В. Кроме того, ИМС содержат усилитель ошибки, прецизионный источник опорного напряжения, двухступенчатую защиту от превышения максимально допустимого тока, встроенную компенсацию пилы, устройство плавного запуска, схему синхронизации тактового генератора и систему защиты от тепловых перегрузок. Тактовая частота генератора достигает 1 МГц и задается одним резистором, сум-
36V to 75V Input
Синхрок генератс
Рис. 6. Типовая схема включения преобразователя с двумя независимыми выходами на базе ШИМ-контроллера LM5032
Input
I
Синхронизация ^ ^
генератора /—1|—Т------- —
г
г
£
VIN LM5032 CS1
UVLO OUT1
RES АС1
RT DCL СОМР1
VCC1 CS2
VCC2
SS2 OUT2
АС2
SS1
OVLP 6ND1 СОМР2 6ND2
VCC-4-
JgY'YY'
Ч=1-Дн=н>
ItL
Усилитель ошибки и изолированная
ОС
в
1В_
rT2-5V
г
iia
Усилитель ошибки и изолированная ОС
Ї
¥
Рис. 7. Типовая схема включения преобразователя с двумя независимыми выходами на базе ШИМ-контроллера LM5034
марные задержки сигнала при этом не превышают 100 нс. Блок-схема контроллера
LM5030 приведена на рис. 4, а контроллера
LM5033 — на рис. 5.
Основные характеристики:
• Встроенный высоковольтный пусковой стабилизатор.
• Установка рабочей частоты одним резистором.
• Синхронизируемый генератор.
• Усилитель ошибки.
• Прецизионный источник опорного напряжения.
• Программируемый плавный пуск.
• Двухступенчатая защита от превышения максимально допустимого тока.
• Встроенная компенсация наклона пилы.
• Непосредственное подключение оптопары обратной связи.
• Пиковый ток встроенного драйвера затвора— 1,5 А.
• Защита от перегрева.
• Миниатюрные корпуса MSOP-10 и LLP-10 (4x4 мм) с улучшенными тепловыми характеристиками.
Области применения:
• Импульсные источники вторичного электропитания для устройств телекоммуникации.
• Промышленные источники питания.
• Автомобильные устройства для использования в системах с напряжением бортовой сети +42 В.
• Вспомогательные DС/DC-конвертеры.
LM5032/LM5034
Сдвоенные ШИМ-контроллеры LM5032/ LM5034 с токовым управлением содержат все необходимые функциональные блоки для построения либо двух независимых прямоходовых (forward) импульсных преобразователей напряжения с активным демпфированием (только LM5034), либо одного преобразователя с высоким выходным током и попеременным режимом работы (interleave). Два канала контроллера работают в противофазе, что позволяет строить на его базе преобразователи с высоким выходным током и малым уровнем пульсаций. ИМС LM5032/LM5034 содержат встроенный высоковольтный пусковой
стабилизатор с диапазоном входных напряжений до 100 В и встроенные композитные (полевые и биполярные ключи) драйверы силовых транзисторов, обеспечивающие вытекающий ток 2,5 А. LM5034 также содержит драйвер ключа активного демпфера с регулируемым мертвым временем. Оба контроллера имеют возможность регулировки максимального коэффициента заполнения, что позволяет снизить пиковые нагрузки на силовые MOSFET-ключи. Кроме того, эти ИМС содержат регулируемый компаратор просадки входного напряжения, схему потактового ограничения максимального тока, прерывистый режим (hiccup mode) для защиты от долговременных перегрузок с программируемым периодом рестарта, встроенную компенсацию пилы, устройство плавного запуска и синхронизируемый тактовый генератор с максимальной рабочей частотой 2 МГц. Типовая схема включения контроллера LM5032 приведена на рис. 6, а контроллера LM5034 — на рис. 7. Основные характеристики:
• Два независимых ШИМ-контроллера с токовым управлением.
• Встроенный высоковольтный пусковой стабилизатор.
• Пиковый ток встроенных композитных драйверов затворов основных ключей — 2,5 А.
• Установка рабочей частоты до 2 МГц одним резистором.
• Синхронизируемый генератор.
• Драйвер р-канального ключа активного демпфера (LM5034).
• Регулируемое перекрытие сигналов управления (LM5034).
• Программируемый максимальный коэффициент заполнения.
• Ограничение коэффициента заполнения при высоком входном напряжении.
• Регулируемый таймер прерывистого режима (при длительных перегрузках).
• Встроенная компенсация наклона пилы.
• Программируемый порог компаратора просадки входного напряжения.
• Программируемый плавный пуск (независимо для каждого контроллера).
• Непосредственное подключение оптопары обратной связи.
• Защита от перегрева.
• Корпуса TSSOP-16 (LM5032) и TSSOP-20 ^5034).
Области применения:
• Импульсные источники вторичного электропитания для устройств телекоммуникации.
• Промышленные источники питания.
• Автомобильные устройства для использо-
вания в системах с напряжением бортовой сети 42 В. ■
