Микросхемы стабилизаторов напряжения для автомобильной электроники

В статье рассматриваются две серии микросхем стабилизаторов напряжения для использования в автомобильной электронике (IL2931 и ILE42XX). Обе серии характеризуются низким остаточным напряжением, обеспечивают ток нагрузки от 100 до 600 мА и выполняются в корпусах как для обычного, так и для поверхностного монтажа. Ряд микросхем имеет дополнительные функции.

В настоящее время наблюдается тенденция увеличения числа электронных приборов и систем в автомобилях. Широко стали использоваться системы управления двигателями на основе микроконтроллеров типа «Микас», «Автрон», «Январь», Bosch и др. [1]. Специализированные цифровые микросхемы применяются также для коррекции угла опережения зажигания по сигналу детонации, для противоблокировочных систем и др. Кроме того, в системах управления двигателей находят применение цифровые микросхемы стандартной логики и энергонезависимой памяти. Цифровые микросхемы требуют стабилизированного напряжения питания (обычно 3,0; 5,0; 9,0 В). Работа системы зажигания, реле указателя поворотов, стеклоочистителя и других систем приводит к значительным помехам, которые присутствуют в бортовой системе питания автомобиля [2]. Для поддержания постоянным напряжения питания цифровых блоков используются микросхемы стабилизаторов напряжения.

В НПО «Интеграл» разработан ряд микросхем стабилизаторов напряжения для использования в бортовой системе автомобиля. Это серия маломощных стабилизаторов напряжения с низким остаточным напряжением IL2931 (зарубежный функциональный аналог— MC2931 от Motorola) [3] и серия автомобильных стабилизаторов напряжения ILE42XX (зарубежный функциональный аналог — TLE42XX от Infineon Technologies) [4, 5, 6]. В таблице 1 приведены основные параметры микросхем стабилизаторов напряжения серии IL2931, а в таблице 2 — серии ILE42XX. Обе серии характеризуются очень малой минимальной разницей между нестабилизированным входным напряжением и стабилизированным выходным, то есть низким остаточным напряжением. Его значение в зависимости от выходного тока составляет от 0,5 до 0,7 В. Данная особенность позволяет создавать источники питания с малой рассеиваемой мощностью и с высоким коэффициентом полезного действия. Низкое остаточное напряжение обеспечивается использованием в выходных каскадах стабилизатора напряжения мощного р-n-р-транзистора, имеющего достаточно высокий коэффициент усиления при токах коллектора до 100–600 мА (Рисунок).

Обе серии стабилизаторов имеют защиту от превышения выходного напряжения как положительной (+40 В), так и отрицательной полярности (–15 В для серии IL2931 и –42 В для серии ILE42XX), что дает возможность использовать микросхемы как для 12-вольтовой бортовой сети автомобиля, так и для 24-вольтовой сети. Обе серии имеют внутреннее ограничение максимального тока нагрузки, а также температурную защиту. Рабочий диапазон температур кристалла — от –40 до +125 °С, предельный — от –50 до +150 °С.

Серия стабилизаторов напряжения IL2931 выпускается с выходным напряжением 3,3; 5, 9 В и регулируемым внешним резистивным делителем напряжения от 3 до 24 В (IL2931CD). Кроме того, стабилизатор IL2931CD имеет дополнительную функцию отключения выхода. Управление включением–выключением выхода производится уровнем напряжения по входу отключения.

Корпусное исполнение микросхем: IL2931Z, IL2931AZ — KT26 (TO-92), IL2931T, IL2931AT — KT-28-2 (TO220-3), IL2931CD — SO-8.

Серия интеллектуальных стабилизаторов напряжения ILE42XX имеет программируемую в процессе производства подстройку выходного напряжения, благодаря чему технологический разброс выходного напряжения не превышает 2%. Выходной ток стабилизаторов — от 120 до 600 мА (см. табл. 2), а выходное напряжение — 5 В. Стабилизаторы имеют ряд дополнительных функций. Так, ILE4260, ILE4260-2, ILE4270, ILE4267, ILE4268 и ILE4271 имеют дополнительный информационный выход, который сбрасывается в низкий уровень в тех случаях, когда напряжение на выходе стабилизатора становится ниже ∼4,5 В, либо произошла перегрузка выхода, перегрев микросхемы, превышение или снижение входного напряжения. Время задержки сбрасывания в низкий уровень определяется внешней емкостью. Информация о снижении питания поступает в микроконтроллер. Стабилизаторы ILE4260 имеют «экономный» режим работы (Standby), при котором ток потребления микросхемы скачкообразно уменьшается, если ток нагрузки мал. Стабилизаторы ILE4267, ILE4271 имеют дополнительные логические входы запрета (Inhibit), а ILE4267 — и вход удержания (Hold), позволяющие управлять включением-выключением микросхемы.

Стабилизаторы ILE4268 и ILE4271 имеют дополнительную функцию слежения за работой микроконтроллера (функцию сторожевого таймера, Watchdog). Если на информационный вход стабилизатора поступают импульсы со временем следования меньше заданного, на выходе «сброс» появляется низкий уровень сигнала. Минимальное время задается внешней емкостью.

Бескорпусные микросхемы IZ4264-2 и IZ4266-2 характеризуются очень низким током потребления в ждущем режиме (∼40 мкА, ∼330 мкА у ILE4264, ILE4266).

Суффикс G» в обозначении микросхем серии ILE42XX говорит о том, что они выполнены в корпусе, предназначенном для поверхностного монтажа, S — для обычного монтажа.

Литература

1. Ходасевич А. Г., Ходасевич Т. И. Катушки зажигания, датчики, октан-корректоры, контроллеры. Справочник по устройству и ремонту электронных приборов автомобилей. Часть 2. Электронные системы зажигания. М.: АНТЕЛКОМ. 2003.
2. Володина Н. А., Старостин А. К. Проблемы электромагнитной совместимости электронной аппаратуры и электрооборудования автотранспортных средств. М.: НИИАЭ. 1997.
3. Ефименко С. А., Кособуцкая Н. В., Сякерский В. С. Маломощный стабилизатор напряжения IL2931 // Радиолюбитель. 1999. № 8.
4. Ефименко С. А., Кособуцкая Н. В. ИМС мощных стабилизаторов напряжения // Радиомир. 2002. № 10.
5. Ефименко С. А., Кособуцкая Н. В. Маломощный стабилизатор напряжения ILE4264G // Радиомир. 2003. № 1.
6. Ефименко С. А., Кособуцкая Н. В. Мощный стабилизатор напряжения 5 В ILE4270G // Радиомир. 2003.