Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2002 №3

Энергосберегающие микросхемы фирмы Power Integrations

Николайчук Олег


Введение

Компания Power Integrations Inc., расположенная в знаменитой Кремниевой долине (Сан Хосе, штат Калифорния), является ведущим поставщиком вы- соковольтных аналоговых микросхем (ICs), используемых во всевозможных источниках электропитания. Выпускаемые этой компанией ICs позволяют создавать импульсные источники питания со сверхлегким весом, малыми размерами и небольшими потерями мощности для широкого спектра изделий.

Главное направление деятельности компании сформулировал в одном из своих выступлений ее президент Howard Earhart.

Он сказал примерно следующее: «... более $ 3.5 миллиардов в год пропадает впустую из-за потерь электроэнергии за счет неэффективных источников питания личных и домашних электронных приборов. Но это не вина потребителей, потому что, большинство из них не знают, что электронные устройства, которые делают нашу жизнь более легкой, интересной и производительной, продолжают использовать энергию даже тогда, когда они выключены. Это: всевозможные устройства дистанционного управления, кабельные телевизионные или спутниковые коробки, видеомагнитофоны и телефонные автоответчики...». Вокруг нас находятся настоящие электронные «вампиры, которые высасывают электричество день и ночь».

Используя «EcoSmart TM»-структуры, которые впервые были воспроизведены в 1998 г., компания предлагает всем изготовителям электронного оборудования новые средства борьбы против «электронных вампиров». Иными словами, предлагается ряд новых идей и изделий, реализующих эти идеи, для создания широкой номенклатуры высокоэкономичных импульсных преобразователей энергии.

Основные семейства

В настоящее время компания выпускает семь семейств с оригинальными названиями, приведенные в таблице 1.

Таблица 1
Название семейства Название приборов Назначение Имя pdf файла документации
TinySwitch Family TNY253/254/255 0-10W TinySwitch-семейство высокоэффективных маломощных обратноходовых переключающих ICs Tny253-255 (498 KB)
TNY256 8-19W TinySwitch-семейство с защитой от перенапряжений и автозапуском Tny256 (509 KB)
TinySwitch-II Family TNY264/266-268 4-23W TinySwitch-II-семейство высокоэффективных маломощных обратноходовых переключающих ICs Tny264_266_268 (516 KB)
TOPSwitch-GX Family TOP242-250 Up to 290W-семейство высокомощных, гибких в разработке, по технологии EcoSmart,обратноходовых переключающих ICs Top242-250 (454 KB)
TOPSwitch-FX Family TOP232-234 0-75W Flyback"семейство высокоэффективных среднемощных ICs с расширенными возможностями Top232-234 (637 KB)
TOPSwitch Family TOP100-104 0-60W TOPSwitch"семейство со входом переменного тока 100/110В Top100 (166 KB)
TOP200-204/214 0-100W TOPSwitch"семейство со входом переменного тока 230 В или 0-50W с универсальным входом 85"265 В. Top200-204214 (160 KB)
TOP209/210 0-8W TOPSwitch-приборы, оптимизированные для энергосохраняющих источников питания Top209210 (446 KB)
TOPSwitch-II Family TOP221-227 0-150W TOPSwitch-II-приборы со входом переменного тока 100/110 В или 0-90W с универсальным входом 85-265 В Top221-227 (472 KB)
TOPSwitch DC to DC Family TOP412/414 0-21W TOPSwitch-приборы со входом постоянного тока 18-90 В Top412414 (434 KB)

Идеи, принципы и рынок

Увеличение спроса на малогабаритные и высокоэкономичные изделия компании Power Integrations Inc. обусловлено тремя важными тенденциями развития электронных приборов:

Мобильность современных приборов. Быстрое увеличение количества сотовых телефонов и laptop-компьютеров создало глобальный рынок, в рамках которого потребители требуют, чтобы новые изделия были меньше и легче.

Эффективность расходования энергии. Рост затрат на охрану окружающей среды и неэффективно потраченную электроэнергию привел к разработке правительственных программ, поощряющих энергосберегающие технологии и изделия.

Сокращение стоимости и времени выхода новых изделий на рынок. Изготовители настойчиво ищут способы уменьшения количества компонент и упрощения систем для сокращения стоимости изделий и времени выхода новых изделий на рынок.

Для обеспечения необходимого качества изделий компании Power Integrations Inc. разработчики компании руководствуются следующими идеями и принципами:

  • Уменьшение количества компонентов и размера изделий, увеличение функциональных возможностей. Высокоинтегрированные TOPSwitch ICs позволяют проектировать и производить рентабельные импульсные преобразователи (питания), количество элементов в которых может быть уменьшено до 50 % по сравнению с дискретными решениями, но при этом расширяя функциональные возможности изделий. Например, в ICs компании обеспечивается защита от перегрева и короткого замыкания в нагрузке без увеличения стоимости.
  • Улучшение эффективности. Компания Power Integrations Inc. создала и запатентовала «EcoSmart™» высокоэкономичные, высоковольтные переключающие структуры, объединенные со схемой управления. За счет этого удалось повысить общую электрическую эффективность устройства как в рабочем режиме, так и в режиме «выключенного состояния».
  • Уменьшение времени выхода изделий на рынок. Технология TOPSwitch позволяет создавать более простую схему, что значительно упрощает проектирование системы электропитания. Компания Power Integrations Inc. также обеспечивает разработчиков разнообразной документацией и макетами, что позволяет уменьшить время создания изделий и выхода на рынок, а также понижает риск разработки.
  • Широкий диапазон мощностей и настраиваемость. Изделия TOPSwitch-семейств имеют большой диапазон мощности от 0,5 до 250 Вт. Настраиваемость архитектуры этих ICs позволяет разработчикам импульсных преобразователей легко приспосабливать их для широкого спектра изделий различного назначения.
  • Патентование. Компания Power Integrations Inc. — мировой лидер в развитии высоковольтных кремниевых технологий. Разработки компании защищены 36 американскими и 56 иностранными патентами.
  • Номенклатура изделий. Компания Power Integrations Inc. предлагает на рынке два главных направления изделий TOPSwitch и TinySwitch. В каждом из них мощный высоковольтный (700В) прибор MOSFET объединен со схемой управления на одном кристалле. При этом обеспечивается работоспособность в большом диапазоне входных напряжений 85–265В переменного тока. Семейства TOPSwitch ориентированы на работу в более мощных устройствах — 6–250Вт. Семейства TinySwitch предназначены для работы в устройствах с низкой мощностью — ниже 23 Вт.

Микросхемы компании Power Integrations Inc. широко используются в различных изделиях электронной техники: сотовых телефонах, цифровых бизнес-блокнотах, персональных факсах, Internet-оборудовании. Эти микросхемы можно обнаружить и в персональных компьютерах: LCD-мониторах, источниках питания, аудио-системах, принтерах, различном периферийном оборудовании, кабельных модемах, ноутбуках, мониторах и т.п. Кроме того, современные телевизионные приемники, DVD плееры, цифровые фото- и видеокамеры, видеоигровые приставки также не обходятся без этих микросхем. Конечно же, и различные бытовые электроприборы, такие, как различные моющие и чистящие машины, воздушные кондиционеры, вентиляторы и прочая техника, содержат эти ICs. В последнее время основной упор компанией делается на внедрение на рынок промышленных изделий — бесперебойных источников питания, измерительных приборов и т. п.

Микросхемы компании Power Integrations Inc. используются наиболее известными компаниями во всем мире — Alcatel, Apple Computer, AT&T, Compaq, Hewlett Packard, Hughes, IBM, Intel, Motorola, Nokia, Northern Telecom, Samsung, Siemens и Sony.

Краткое знакомство с семействами микросхем компании Power Integrations Inc

Конечно же, в рамках одной статьи, тем более обзорно-ознакомительной, невозможно досконально ознакомиться со всей продукцией компании. Вообще говоря, это и не нужно, ведь для подробного изучения конкретного изделия существует обширная документация! Нашей же целью является лишь краткое ознакомление с отдельными представителями различных семейств изделий компании. Начнем наше знакомство с семействами в том порядке, в котором они указаны в таблице 1.

Самыми маломощными и низкостоимостными представителями семейства TinySwitch являются микросхемы TNY253, TNY254, TNY255. Они являются наиболее эффективной заменой линейным адаптерам (источникам питания), обеспечивая заданные параметры при минимальном числе элементов, и при этом не нуждаются в элементах обратной связи. Эти микросхемы потребляют не более 200 мВт при питании от сети 220В. Они ориентированы на использование в устройствах зарядки аккумуляторов сотовых телефонов, резервных источников питания, малых персональных компьютерах, TV-приемниках, мониторах и видеомагнитофонах. Кроме того, они конечно же могут использоваться в ряде других электронных приборов. Типовая схема включения представлена на рис. 1.

Типовая схема включения микросхем TNY253, TNY254, TNY255

Микросхемы выпускаются в малогабаритных корпусах DIP8 и SMD8.

Другой представитель этого семейства — TNY256 и представители семейства TinySwitch-II TNY264, TNY266 и TNY268 имеют идентичную схему включения, представленную на рис. 2, немного отличающуюся от предыдущей.

Типовая схема включения микросхем TNY256, TNY264, TNY266, TNY268

Самые мощные изделия представлены в семействе TOPSwitch GX. Они позволяют создавать простые источники питания с мощностью до 290 Вт. На рис. 3 показана типовая схема включения микросхемы TOP242. Как видно из рисунка, эта схема также содержит небольшое количество элементов.

Типовая схема включения микросхемы TOP242.

TOP242 выпускается в трех типах корпусов, показанных на рис.4.

Типы корпусов микросхемы TOP242

Схемы включения микросхем семейства TOPSwitch FX отличаются от изображенной на рис. 3 отсутствием цепи «X» (и резистора в этой цепи).

Микросхемы семейств TOPSwitch, TOPSwitch-II и TOPSwitch DC-DC имеют одинаковую схему включения и отличаются только выходной мощностью (см. рис. 5). Эти микросхемы выпускаются в корпусах TO-220/3 и DIP8.

Типовая схема включения микросхем семейств TOPSwitch, TOPSwitch-II и TOPSwitch DC-DC

Таким образом, все микросхемы, выпускаемые компанией Power Integrations Inc., имеют оригинальные схемы включения, выгодно отличающиеся от известных малым числом дополнительных элементов. Эти микросхемы перекрывают достаточно большой диапазон мощностей, от 4 до 290 Вт при достаточно больших функциональных возможностях и высокой эффективности преобразования мощности.

Все это делает продукцию компании особенно привлекательной для большинства бытовых и промышленных применений.

Литература

  1. http://www.powerint.com

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке