Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2006 №2

Мощные высоковольтные микросхемы серии LM5xxx фирмы National Semiconductor. Часть 1

Кратько Александр


При разработке современного телекоммуникационного, автомобильного, медицинского и другого оборудования все большее внимание уделяется повышению эффективности работы систем питания и силовой электроники. Разработав новую технологию BCD производства высоковольтных интегральных микросхем (ИМС), объединяющую достоинства трех традиционных технологий — биполярной, КМОП и ДМОП, фирма National Semiconductor предлагает линейку новых высокоэффективных силовых ИМС. Основные достоинства микросхем семейства — сохранение работоспособности при напряжениях до 100 В и КПД на 3–5% выше, чем любые существующие на данный момент конкурентные решения.

Все статьи цикла:

Линейка LM5xxx постоянно расширяется, на данный момент семейство содержит микросхемы, представленные в таблице.

Таблица. Микросхемы линейки LM5xxx

Рассмотрим более подробно особенности ИМС семейства LM5xxx.

Интегральные импульсные стабилизаторы напряжения

Интегральные импульсные стабилизаторы напряжения (ИИСН) фирмы National Semiconductor пользуются давней и заслуженной популярностью у разработчиков электронной техники, совмещая в себе высокие эксплуатационные характеристики и технические показатели с исключительной простотой использования. Благодаря этому ИИСН фирмы National Semiconductor используют в своих изделиях как профессиональные инженеры-разработчики электронной техники, так и начинающие радиолюбители. В этой связи следует также упомянуть онлайновую систему проектирования импульсных источников питания Webench, доступную для использования на сайте фирмы и позволяющую значительно упростить разработку и моделирование принципиальной схемы источника, а также выбор необходимых навесных элементов. Как известно, ИИСН представляет собой практически законченное устройство для преобразования напряжения с высоким КПД, его использование позволяет значительно снизить энергопотребление устройств и их массогабаритные показатели. Серия LM5xxx — первое в мире семейство ИИСН с повышенным (вплоть до 100 В) входным напряжением, что значительно расширяет область применения таких устройств.

LM5000

Основные характеристики:

  • Встроенный силовой ключ на максимальное напряжение 80 В.
  • Диапазон входных напряжений от 3,1 до 40 В.
  • Возможность выбора рабочей частоты путем переключения входа:
    • 300 кГц / 700 кГц (LM5000-3);
    • 600 кГц / 1,3 МГц (LM5000-6).
  • Регулируемое выходное напряжение.
  • Внешняя частотная компенсация.
  • Защита от «просадки» входного напряжения.
  • Плавный пуск.
  • Ограничение по току ключа.
  • Защита от перегрева.
  • Внешнее управление включением-выключением.
  • Миниатюрные корпуса TSSOP и LLP.

Области применения:

  • Обратноходовые преобразователи напряжения.
  • Прямоходовые преобразователи напряжения.
  • Повышающие преобразователи напряжения.
  • DSL-модемы.
  • Распределенные преобразователи напряжения.

LM5000 — монолитный ИИСН, предназначенный для использования в импульсных источниках вторичного электропитания повышающей (boost), прямоходовой (forward) и обратноходовой (flyback) топологий. Встроенный силовой ключ рассчитан на максимальное рабочее напряжение 80 В и ток 2 A. Для защиты ключа предусмотрены две схемы отключения — при перегреве и превышении максимально допустимого тока. Токовое управление позволяет обеспечить отличное подавление входных помех и ограничение импульсного тока в каждом такте. Вывод для подключения внешних элементов компенсации и встроенная компенсация фронтов позволяет пользователю организовывать эффективную компенсацию частотных характеристик. Кроме этого, ИС включает в себя устройство плавного пуска для ограничения импульсных перегрузок при старте и вход внешнего управления «Вкл./Выкл.». Выпускаются два варианта ИМС LM5000 с различными диапазонами рабочих частот. LM5000-3 может работать на частоте 300 кГц (при заземленном входе FS) либо 700 кГц (вывод FS «в воздухе»). Другая вариация, LM5000-6, может работать на частоте 600 кГц (при заземленном входе FS) или 1,3 МГц (вывод FS «в воздухе»). ИМС выпускается в низкопрофильном 16-выводном корпусе TSSOP и в обладающем улучшенными тепловыми параметрами 16-выводном корпусе LLP. Блок-схема микросхемы LM5000 приведена на рис. 1, а типовая схема ее включения в обратноходовой схеме — на рис. 2.

Блок-схема ИМС LM5000
Рис. 1. Блок-схема ИМС LM5000
Типовая схема включения ИМС LM5000 в обратноходовой схеме
Рис. 2. Типовая схема включения ИМС LM5000 в обратноходовой схеме

LM5007 / LM5008

Основные характеристики:

  • Встроенный N-канальный силовой ключ на максимальное напряжение 80 В и ток 0,7 А (LM5007)/100 В и 0,5 А.
  • Встроенный высоковольтный стабилизатор напряжения для питания внутренних цепей.
  • Не требуют внешней компенсации.
  • Сверхвысокая скорость реакции на переходные процессы.
  • Длительность включенного состояния ключа обратно пропорциональна питающему напряжению.
  • Рабочая частота практически не зависит от напряжения питания.
  • Регулируемое выходное напряжение.
  • Высокий КПД.
  • Прецизионный источник опорного напряжения.
  • Низкий входной ток по входу обратной связи.
  • Интеллектуальная система ограничения тока ключа.
  • Защита от перегрева.
  • Внешнее управление включением/выключением.

Области применения:

  • Неизолированные преобразователи напряжения для телекоммуникационного оборудования.
  • Вторичные высоковольтные стабилизаторы напряжения.
  • Преобразователи напряжения для использования в автомобильном оборудовании с напряжением питания бортовой сети 42 В.

Высоковольтный ИИСН LM5007/8 предназначен для построения недорогих высокоэффективных понижающих стабилизаторов напряжения. Регулятор содержит встроенный N-канальный ключ на 100 и 80 В (LM5008 и LM5007 соответственно). Данные ИМС выпускаются в 8-выводном корпусе MSOP и в обладающем улучшенными тепловыми параметрами 8-выводном корпусе LLP. В регуляторе использована гистерезисная система управления, при этом длительность включенного состояния ключа обратно пропорциональна питающему напряжению. Эта особенность позволяет получить рабочую частоту, практически не зависящую от напряжения питания, а также избавиться от внешних цепей частотной компенсации. Интеллектуальная система ограничения тока принудительно отключает силовой ключ на время, обратно пропорциональное выходному напряжению, обеспечивая минимальные пульсации. Кроме этого, в микросхеме реализован ряд дополнительных защитных функций, таких как защита от перегрева, защита от провалов питающего напряжения, защита от критического снижения напряжения питания драйвера затвора и ограничение максимального коэффициента заполнения ШИМ. Блок-схема ИМС LM5007/8 и типовая схема ее включения приведены на рис. 3.

Блок-схема и типовая схема включения ИМС LM5007/8
Рис. 3. Блок-схема и типовая схема включения ИМС LM5007/8

LM5010

Основные характеристики:

  • Диапазон входных напряжений от 8 до 75 В.
  • Ограничение тока (точка перегиба нагрузочной характеристики) при 1,25 А.
  • Рабочая частота превышает 1 МГц.
  • Встроенный N-канальный силовой ключ.
  • Устройство плавного запуска.
  • Не требует внешней компенсации.
  • Сверхвысокая скорость реакции на переходные процессы.
  • Рабочая частота практически не зависит ни от напряжения питания, ни от колебаний нагрузки.
  • Максимальная длительность открытого состояния ключа ограничена на время запуска.
  • Регулируемое выходное напряжение.
  • Прецизионный источник опорного напряжения 2,5 В.
  • Защита от перегрева.

Области применения:

  • Высокоэффективные преобразователи для систем с распределенной нагрузкой.
  • Неизолированные понижающие преобразователи напряжения для телекоммуникационного оборудования.
  • Вторичные высоковольтные стабилизаторы напряжения.
  • Автомобильное оборудование.

ИИСН LM5010 предназначен для построения недорогих высокоэффективных понижающих стабилизаторов напряжения с выходным током более 1 А. Регулятор содержит встроенный N-канальный ключ и выпускается в обладающих улучшенными тепловыми параметрами корпусах TSSOP-14EP и LLP-10. В регуляторе использована гистерезисная система управления, позволяющая избавиться от внешних цепей частотной компенсации и за счет этого добиться высокой скорости реакции на быстрые изменения тока нагрузки, а также значительно упростить схемотехническое построение преобразователя. Благодаря тому, что длительность включенного состояния ключа обратно пропорциональна питающему напряжению, рабочая частота практически не зависит от напряжения питания. Ограничение тока реализовано по принципу спадающей нагрузочной характеристики, точка ее перегиба установлена на уровне в 1,25 А. Кроме этого, в микросхеме реализован ряд дополнительных защитных функций, таких как защита от перегрева, защита от провалов питающего напряжения, защита от критического снижения напряжения питания драйвера затвора и ограничение максимального коэффициента заполнения ШИМ. Блок-схема ИМС LM5010 приведена на рис. 4, а типовая схема ее включения — на рис. 5.

Блок-схема ИМС LM5010
Рис. 4. Блок-схема ИМС LM5010
Типовая схема включения ИМС LM5010
Рис. 5. Типовая схема включения ИМС LM5010

Продолжение следует.

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке