Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2006 №5

Мощные высоковольтные микросхемы серии LM5xxx фирмы National Semiconductor. Часть 4

Кратько Александр


Контроллер «горячего» подключения (hot-swap controller) LM5068 обеспечивает интеллектуальный контроль подключения нагрузок к источнику и отключения от него без снятия питания.

Все статьи цикла:

LM5068

Контроллер «горячего» подключения (hot-swap controller) LM5068 обеспечивает интеллектуальный контроль подключения нагрузок к источнику и отключения от него без снятия питания. LM5068 обладает функциями контроля пиковых токов при подключении (in-rush current) и защиты от коротких замыканий, а также обеспечивает подавление импульсных помех от источника питания, вызванных подключением и отключением нагрузок. Контроллер LM5068 при помощи внешнего N-канального MOSFET-транзистора управляет током нагрузки и разрывом цепи. В качестве измерительного датчика используется внешний шунт. Выход «power good» ИМС LM5068 (PWRGD) сигнализирует об успешном включении питания. При возникновении просадки питания либо перенапряжения сигнал PWRGD будет снят. Выход PWRGD имеет конфигурацию «открытый коллектор» и активный высокий уровень у контроллеров LM5068 в исполнении LM5068-1 и -2 и активный низкий уровень в исполнении LM5068-3 и -4. Контроллеры исполнений LM5068-1 и -3 имеют триггерную защиту, а исполнения LM5068-2 и -4 оснащены схемой автоматического перезапуска по программируемому таймеру. ИМС выпускается в корпусе MSOP-8, типовая схема ее включения приведена на рис. 1.

Рис. 1. Типовая схема включения контроллера «горячего» подключения LM5068
Рис. 1. Типовая схема включения контроллера «горячего» подключения LM5068

Основные характеристики:

  • Предназначен для построения модулей, допускающих замену без отключения питания.
  • Содержит схему ограничения импульсного пускового тока.
  • Быстрая реакция на токовые перегрузки, активное ограничение тока нагрузки.
  • Диапазон рабочих напряжений от –10 до –90 В.
  • Программируемый компаратор просадки и превышения входного напряжения с регулируемым гистерезисом.
  • Программируемый многофункциональный таймер позволяет организовать задержки на дребезг при включении.
  • Аварийный таймер предотвращает ложные срабатывания по причине пиковых токов нагрузки.
  • Активное шунтирование затвора во время начальной подачи питания.
  • Выпускается в версиях с триггерной защитой и автоматическим перезапуском.
  • Выпускается в версиях с активным высоким либо активным низким флагом установления питания «power good».

Области применения:

  • Модули питания—48 В.
  • Офисные АТС.
  • Системы с распределенным питанием.
  • Электронные предохранители.
  • Управление источниками питания напряжения отрицательной полярности.

Драйверы полевых МОП-транзисторов

Драйверы (затворов) полевых транзисторов—вспомогательные устройства, служащие «промежуточным звеном» между маломощными управляющими контроллерами и силовыми ключами (MOSFET-транзисторами или IGBT-транзисторами). Основные задачи, выполняемые драйверами,—снижение динамических потерь при переключении силовых ключей за счет ускорения процессов закрытия и открытия, снятие импульсных перегрузок, связанных с емкостным характером нагрузки, с выходов управляющих контроллеров и преобразование уровней сигнала для управления «верхними»* ключами. В качестве дополнительных функций драйверы могут содержать формирователи «мертвого» времени, защиту силовых ключей от перегрузок и от критического снижения управляющего напряжения на затворе из-за просадки питания, схемы, информирующие управляющий контроллер о нештатных ситуациях, и т. д. Некоторые типы драйверов могут также обладать гальванической развязкой между цепями контроллера и выходами управления силовыми ключами.

LM5100, LM5101, LM5100А, LM5101А

Высоковольтные драйверы затворов LM5100, LM5101, LM5100A, LM5101A предназначены для управления двумя (верхним и нижним) N-канальными полевыми МОП-транзисторами (MOSFET) в преобразователях топологий «понижающий с синхронным выпрямлением» или «полумост». «Плавающий» драйвер верхнего ключа позволяет работать с источниками питания, имеющими напряжение до 100 В. Каждый из выходов независимо управляется по входам с порогами TTL (LM5101, LM5101A), либо КМОП (LM5100, LM5100A). Через встроенный высоковольтный диод осуществляется заряд конденсатора подпитки драйвера затвора верхнего ключа. Схема преобразователя уровня обеспечивает высокое быстродействие при низком энергопотреблении, гарантируя четкую передачу управляющих сигналов со стороны контроллера на затвор верхнего ключа. Защита от просадки питающего напряжения присутствует как на стороне питания логики, так и на стороне силового питания. ИМС выпускаются в стандартном корпусе SOIC-8 и низкопрофильном корпусе LLP-10. Блок-схема микросхем LM5100, LM5101, LM5100A, LM5101A приведена на рис. 2.

Рис. 2. Блок-схема ИМС LM5100, LM5101, LM5100A, LM5101A
Рис. 2. Блок-схема ИМС LM5100, LM5101, LM5100A, LM5101A

Основные характеристики:

  • Управляет как нижним, так и верхним MOSFET-ключом.
  • Независимые входы управления верхним и нижним ключом (с TTL-порогом у LM5101 и LM5101A и КМОП-порогом у LM5100 и LM5100А).
  • Напряжение источника подпитки до 118 В.
  • Малые времена задержек (типовое значение 25 нс).
  • Время нарастания и спада импульса 15 нс на нагрузке в 1000 пФ.
  • Высокая согласованность времен задержки в каналах (типовое значение несогласованности времен—3 нс).
  • Защита от просадки напряжения питания.
  • Низкое энергопотребление.
  • Повыводная совместимость с HIP2100, HIP2101.
  • ИМС LM5100A и LM5101A совместимы с LM5100 и LM5101 соответственно, но имеют повышенный (до 3 А) выходной ток драйверов.

Области применения:

  • Двухтактные преобразователи с токовым управлением.
  • Мостовые и полумостовые преобразователи.
  • Понижающие преобразователи с синхронным выпрямлением.
  • Прямоходовые преобразователи с двумя силовыми ключами.
  • Прямоходовые преобразователи с активным демпфированием.

LM5102

Высоковольтный драйвер затворов LM5102 предназначен для управления двумя (верхним и нижним) транзисторами MOSFET в преобразователях с топологией «понижающий с синхронным выпрямлением» или «полумост». «Плавающий» драйвер верхнего ключа позволяет работать с источниками питания напряжением до 100 В. Каждый выход управляется независимо, кроме этого, фронт импульса по каждому из каналов может быть задержан на программируемое время. Через встроенный высоковольтный диод осуществляется заряд конденсатора подпитки драйвера затвора верхнего ключа. Схема преобразователя уровня обеспечивает высокое быстродействие при низком энергопотреблении, гарантируя четкую передачу управляющих сигналов со стороны контроллера на затвор верхнего ключа. Защита от просадки питающего напряжения присутствует как на стороне питания логики, так и на стороне силового питания. ИМС выпускается в стандартном корпусе SOIC-8 и низкопрофильном корпусе LLP-10. Блок-схема микросхемы LM5102 приведена на рис. 3.

Рис. 3. Блок-схема ИМС LM5102
Рис. 3. Блок-схема ИМС LM5102

Основные характеристики:

  • Управляет как нижним, так и верхним MOSFET-ключом.
  • Независимое программирование задержки фронта сигнала в каналах верхнего и нижнего ключей.
  • Напряжение источника подпитки до 118 В.
  • Малые времена задержек (типовое значение 25 нс).
  • Время нарастания и спада импульса 15 нс на нагрузке в 1000 пФ.
  • Защита от просадки напряжения питания.
  • Низкое энергопотребление.
  • Возможность отключения таймеров задержки фронта сигнала.

Области применения:

  • Двухтактные преобразователи с токовым управлением.
  • Преобразователи топологий «мост» и «полумост».
  • Понижающие преобразователи с синхронным выпрямлением.
  • Прямоходовые преобразователи с двумя силовыми ключами.
  • Прямоходовые преобразователи с активным демпфированием.

LM5104

Высоковольтный драйвер затворов LM5104 предназначен для управления двумя (верхним и нижним) транзисторами MOSFET в понижающих преобразователях с синхронным выпрямлением. «Плавающий» драйвер верхнего ключа позволяет работать с источниками питания напряжением до 100 В. Оба выхода управляются по одному входу, а переключение силовых ключей контролируется адаптивным способом для предотвращения сквозных токов. Кроме этого, фронт импульса может быть дополнительно задержан на программируемое время, задаваемое внешним резистором. Через встроенный высоковольтный диод осуществляется заряд конденсатора подпитки драйвера затвора верхнего ключа. Схема преобразователя уровня обеспечивает высокое быстродействие при низком энергопотреблении, гарантируя четкую передачу управляющих сигналов со стороны контроллера на затвор верхнего ключа. Защита от просадки питающего напряжения присутствует как на стороне питания логики, так и на стороне силового питания. ИМС выпускается в стандартном корпусе SOIC-8 и низкопрофильном корпусе LLP-10. Блок-схема микросхемы LM5104 приведена на рис. 4.

Рис. 4. Блок-схема ИМС LM5104
Рис. 4. Блок-схема ИМС LM5104

Основные характеристики:

  • Управляет как нижним, так и верхним MOSFET-ключом.
  • Адаптивное формирование фронта и спада с программируемой дополнительной задержкой.
  • Управление по одному входу.
  • Напряжение источника подпитки до 118 В.
  • Малые времена задержек (типовое значение 25 нс).
  • Время нарастания и спада импульса 15 нс на нагрузке в 1000 пФ.
  • Защита от просадки напряжения питания.

Области применения:

  • Двухтактные преобразователи с токовым управлением.
  • Высоковольтные понижающие преобразователи.
  • Понижающие преобразователи с синхронным выпрямлением.
  • Мостовые и полумостовые преобразователи.
  • Прямоходовые преобразователи с активным демпфированием.

LM5105

Высоковольтный драйвер затворов LM5105 предназначен для управления двумя (верхним и нижним) транзисторами MOSFET в понижающих преобразователях с синхронным выпрямлением. «Плавающий» драйвер верхнего ключа позволяет работать с источниками питания напряжением до 100 В. Оба выхода управляются по одному входу с TTL-порогом, а «мертвое» время задается внешним резистором. Сигналы переключения подаются на затворы ключей через внутренние цепи задержки, имеющие высокую идентичность для обоих каналов. Через встроенный высоковольтный диод осуществляется заряд конденсатора подпитки драйвера затвора верхнего ключа. Схема преобразователя уровня обеспечивает высокое быстродействие при низком энергопотреблении, гарантируя четкую передачу управляющих сигналов со стороны контроллера на затвор верхнего ключа. Защита от просадки питающего напряжения присутствует как на стороне питания логики, так и на стороне силового питания. ИМС выпускается в стандартном корпусе SOIC-8 и низкопрофильном корпусе LLP-10 с улучшенными тепловыми характеристиками. Блок-схема микросхемы LM5105 приведена на рис. 5.

Рис. 5. Блок-схема ИМС LM5105
Рис. 5. Блок-схема ИМС LM5105

Основные характеристики:

  • Управляет как нижним, так и верхним MOSFET-ключом.
  • Пиковый выходной ток драйвера—1,8 А.
  • Напряжение источника подпитки до 118 В.
  • Встроенный диод подпитки.
  • Управление по одному входу с TTL-порогом.
  • Вход разрешения.
  • Малые времена задержек (типовое значение 26 нс).
  • Время нарастания и спада импульса 15 нс на нагрузке в 1000 пФ.
  • Защита от просадки напряжения питания.
  • Низкое энергопотребление.

Области применения:

  • Преобразователи топологий «мост» и «полумост».
  • Управление электродвигателями.

LM5107

Высоковольтный драйвер затворов LM5107 предназначен для управления двумя (верхним и нижним) транзисторами MOSFET в понижающих преобразователях с синхронным выпрямлением. «Плавающий» драйвер верхнего ключа позволяет работать с источниками питания напряжением до 100 В и пиковым выходным током 1,4 А. Каждый из выходов управляется независимо по входам с TTL-порогом. Через встроенный высоковольтный диод осуществляется заряд конденсатора подпитки драйвера затвора верхнего ключа. Схема преобразователя уровня обеспечивает высокое быстродействие при низком энергопотреблении, гарантируя четкую передачу управляющих сигналов со стороны контроллера на затвор верхнего ключа. Защита от просадки питающего напряжения присутствует как на стороне питания логики, так и на стороне силового питания. ИМС выпускается в стандартном корпусе SOIC-8 и низкопрофильном корпусе LLP-8 с улучшенными тепловыми характеристиками. Блок-схема микросхемы LM5107 приведена на рис. 6.

Рис. 6. Блок-схема ИМС LM5107
Рис. 6. Блок-схема ИМС LM5107

Основные характеристики:

  • Управляет как нижним, так и верхним MOSFET-ключом.
  • Пиковый выходной ток драйвера: 1,4 А—втекающий, 1,3 А— вытекающий.
  • Независимые входы управления верхним и нижним ключом с TTL-порогом.
  • Напряжение источника подпитки до 118 В.
  • Встроенный диод подпитки.
  • Управление по одному входу с TTL-порогом.
  • Малые времена задержек (типовое значение 27 нс).
  • Время нарастания и спада импульса 15 нс на нагрузке в 1000 пФ.
  • Высокая согласованность времен задержки в каналах (типовое значение несогласованности времен—2 нс).
  • Защита от просадки напряжения питания.
  • Низкое энергопотребление.
  • Повыводная совместимость с ISL6700.

Области применения:

  • Двухтактные преобразователи с токовым управлением.
  • Преобразователи топологий «мост» и «полумост».
  • Понижающие преобразователи с синхронным выпрямлением.
  • Прямоходовые преобразователи с двумя силовыми ключами.
  • Управление электродвигателями.

LM5110

Сдвоенный драйвер затворов LM5110 имеет более высокий выходной ток и эффективность, чем стандартные изделия данного класса. Композитная выходная часть драйвера является комбинацией из биполярных и полевых транзисторов, включенных параллельно, благодаря чему обеспечивается выходной ток до 5 A на емкостной нагрузке. Объединение полевых МОП и биполярных транзисторов позволяет использовать положительные стороны тех и других, в результате значительно снижается зависимость выходного тока от напряжения питания и температуры. Раздельные «земляные» выводы для входной и выходной части драйвера позволяют организовать подачу на затвор транзистора отрицательного напряжения затвор-исток. Входы драйверов имеют пороговые уровни срабатывания относительно опорного входа IN_REF, служащего землей для входной части ИС. Размах выходного напряжения—от напряжения положительного источника питания Vсс до выходной земли Vee, при этом напряжение Vee может быть отрицательным по отношению к IN_REF. Возможность подачи на затвор ключевого MOSFET-транзистора отрицательных напряжений затвор-исток позволяет существенно снизить потери при использовании полевых транзисторов с низким пороговым напряжением (которые часто используются в синхронных выпрямителях). Также драйвер допускает и традиционное однополярное включение, в этом случае выводы IN_REF и Vee соединяются и подключаются к общей земле. ИС также содержит компаратор просадки напряжения питания и вход отключения. Для увеличения выходного тока допускается параллельное объединение входов и выходов. ИМС выпускается в стандартном корпусе SOIC-8 и низкопрофильном корпусе LLP-10 с улучшенными тепловыми характеристиками. Блок-схема микросхемы LM5110 приведена на рис. 7.

Рис. 7. Блок-схема ИМС LM5110
Рис. 7. Блок-схема ИМС LM5110

Основные характеристики:

  • Независимоe управление двумя MOSFET-ключами.
  • Композитные выходы (КМОП + биполярный) имеют низкий разброс выходных токов.
  • Пиковый выходной ток драйвера: 5 А—втекающий, 3 А— вытекающий.
  • Допускается параллельное включение каналов для увеличения выходного тока.
  • Независимые входы управления с TTL-порогом.
  • Малые времена задержек (типовое значение 25 нс).
  • Малые времена нарастания и спада импульса (14 нс—нарастание, 12 нс—спад на нагрузке в 2000 пФ).
  • Наличие опорного входа IN_REF позволяет использовать как общий, так и раздельные источники питания для входной и выходной части драйвера.
  • Размах выходного напряжения от Vcc до Vee (последнее может быть отрицательным по отношению к земле входной части драйвера).
  • Выпускается в трех вариантах—два инвертирующих канала, два неинвертирующих канала и комбинированный.
  • Режим пониженного энергопотребления.
  • Защита от просадки напряжения питания.
  • Цоколевка совместима со стандартными драйверами затворов.

Области применения:

  • Управление синхронными выпрямителями.
  • Импульсные источники вторичного электропитания.
  • Прямоходовые преобразователи с двумя силовыми ключами.
  • Управление электродвигателями.

LM5111

Сдвоенный драйвер затворов LM5111 имеет более высокий выходной ток и эффективность, чем стандартные изделия данного класса. Композитная выходная часть драйвера является комбинацией из биполярных и полевых транзисторов, включенных параллельно, благодаря чему обеспечивается выходной ток до 5 A на емкостной нагрузке. Объединение полевых МОП и биполярных транзисторов позволяет использовать положительные стороны тех и других, в результате значительно снижается зависимость выходного тока от напряжения питания и температуры. ИС также содержит компаратор просадки напряжения питания. Для увеличения выходного тока допускается параллельное объединение входов и выходов. ИМС выпускается в стандартном корпусе SOIC-8 и низкопрофильном корпусе MSOP-8EP с улучшенными тепловыми характеристиками. Блок-схема микросхемы LM5111 приведена на рис. 8.

Рис. 8. Блок-схема ИМС LM5111
Рис. 8. Блок-схема ИМС LM5111

Основные характеристики:

  • Независимоe управление двумя MOSFET-ключами.
  • Композитные выходы (КМОП + биполярный) имеют низкий разброс выходных токов.
  • Пиковый выходной ток драйвера: 5 А—втекающий, 3 А— вытекающий.
  • Допускается параллельное включение каналов для увеличения выходного тока.
  • Независимые входы управления с TTL-порогом.
  • Малые времена задержек (типовое значение 25 нс).
  • Малые времена нарастания и спада импульса (14 нс—нарастание, 12 нс—спад на нагрузке в 2000 пФ).
  • Выпускается в трех вариантах—два инвертирующих канала, два неинвертирующих канала и комбинированный.
  • Защита от просадки напряжения питания.
  • Цоколевка совместима со стандартными драйверами затворов.

Области применения:

  • Управление синхронными выпрямителями.
  • Импульсные источники вторичного электропитания.
  • Прямоходовые преобразователи с двумя силовыми ключами.
  • Управление электродвигателями и электромагнитами.

LM5112

Драйвер затворов LM5112 имеет более высокий выходной ток и эффективность, чем стандартные изделия данного класса, а также предельно малые размеры (выпускается в корпусе LLP-6, требующем посадочное место, эквивалентное по размеру корпусу SOT-23, и в корпусе MSOP-8EP, обладающем улучшенными тепловыми характеристиками, что необходимо при работе на высоких частотах). Композитная выходная часть драйвера состоит из комбинации биполярных и полевых транзисторов, включенных параллельно, благодаря чему обеспечивается выходной ток до 7 A на емкостной нагрузке. Объединение полевых МОП и биполярных транзисторов позволяет использовать положительные стороны тех и других, в результате значительно снижается зависимость выходного тока от напряжения питания и температуры. ИС содержит компаратор просадки напряжения питания, который обеспечивает защиту силового ключа от выхода из строя при падении управляющего напряжения затвора. ИМС LM5112 имеет как инвертирующий, так и неинвертирующий входы, что позволяет подключать ее к любым управляющим устройствам. Блок-схема микросхемы LM5112 приведена на рис. 9.

Рис. 9. Блок-схема ИМС LM5112
Рис. 9. Блок-схема ИМС LM5112

Основные характеристики:

  • Композитные выходы (КМОП + биполярный) имеют низкий разброс выходных токов.
  • Пиковый выходной ток драйвера: 7 А втекающий, 3 А— вытекающий.
  • Малое время задержки (типовое значение 25 нс).
  • Малые времена нарастания и спада импульса (14 нс—нарастание, 12 нс спад на нагрузке в 2000 пФ).
  • Наличие как инвертирующего, так и неинвертирующего входа.
  • Защита от просадки напряжения питания.
  • Наличие опорного входа IN_REF позволяет использовать как общий, так и раздельные источники питания для входной и выходной части драйвера.
  • Размах выходного напряжения от Vcc до Vee (последнее может быть отрицательным по отношению к земле входной части драйвера).
  • Компактный корпус LLP-6 (3k3 мм) и корпус MSOP-8EP с улучшенными тепловыми характеристиками.

* «Верхними» называются ключи, подключенные к положительной шине питания, «нижними»—подключенные к «земляной» шине. Далее в обзоре эти термины используются без кавычек.

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке