Neue LinkSwich-Chips zum Bau von AC/DC-Wandlern. Vergleichsdaten

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Anwendung von Mikroschaltungen

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LinkSwitch ist der Name einer neuen Serie von Mikroschaltungen von Power Integration für den Aufbau von AC/DC-Netzwerk-Sperrwandlern mit geringer Leistung. Diese Konverter werden in netzisolierten Stromversorgungen mit geringer Leistung, in kabelgebundenen und schnurlosen Telefonen, CD-Playern, Haushaltsgeräten als Standby-Stromversorgung, Ladegeräten und überall dort eingesetzt, wo eine kleine Quellleistung benötigt wird – von 2 bis 5 W. Die Serie besteht aus den Mikroschaltungen LNK500 und LNK5O1. Tatsächlich ist dies derselbe Quarz, der einzige Unterschied besteht im Prozentsatz der Ausgangsspannungsspreizung. Beim LNK500 ist bei rückkopplungsfreiem Einschalten die Ausgangsspannungsspreizung größer und dementsprechend auch der Preis geringer. Bei LNK5O1 ist das Gegenteil der Fall.

Die Mikroschaltungen umfassen (Abb. 1): einen Hochspannungsleistungsschalter - einen POWER-MOSFET-Transistor, einen Strombegrenzungskomparator, eine Wärmeschutzeinheit, eine Sanftanlaufschaltung, einen Fehlerverstärker, einen Generator, einen PWM-Komparator. Mikroschaltungen werden in Gehäusen vom Typ DIP-8B (Option P, Abb. 2) und SMD-8B (Option G) hergestellt, die keinen Ausgang haben.

Reis. 1. Die Zusammensetzung des Mikroschaltkreises

Die Mikroschaltungen umfassen (Abb. 1): einen Hochspannungsleistungsschalter - einen POWER-MOSFET-Transistor, einen Strombegrenzungskomparator, eine Wärmeschutzeinheit, eine Sanftanlaufschaltung, einen Fehlerverstärker, einen Generator, einen PWM-Komparator. Mikroschaltungen werden in Gehäusen vom Typ DIP-8B (Option P, Abb. 2) und SMD-8B (Option G) hergestellt, die keinen Ausgang haben.

Reis. 2. Gehäusetyp DIP-8B

Auf diesen Mikroschaltungen basierende Konverter sind recht kompakt, da sie nur wenige Komponenten verwenden. Darüber hinaus fällt die Konverterplatine in Größe und Gewicht deutlich kleiner aus als ein Transformator entsprechender Leistung bei 50 Hz. Im Chip integrierte Baugruppen ermöglichen eine Reduzierung der Anzahl externer Komponenten, was die Installation vereinfacht und die Systemzuverlässigkeit erhöht. Die Betriebsfrequenz der Mikroschaltung beträgt 42 kHz. Bei dieser Frequenz wird die Filterung der Ausgangsspannungen des Wandlers vereinfacht. Beide Mikroschaltungen werden in Wandlern nicht nur für eine feste Eingangsspannung, sondern auch für einen erweiterten Bereich (85...265 V) eingesetzt. In preiswerten Geräten, die keine hohe Stabilität der Ausgangsspannung erfordern, wird in der Regel ein Schaltkreis ohne Rückkopplung verwendet (Abb. 3). Die Instabilität der Ausgangsspannung steigt beim LNK10 auf ±501 % und beim LNK20 auf ±500 %. Bei Geräten mit hohen Anforderungen an die Stabilität der Versorgungsspannung kommt eine Rückkopplungsschaltung zum Einsatz (Abb. 4).

Reis. 3. Inklusionsschema ohne Feedback

Reis. 4. Schaltkreis mit Rückmeldung

Chips entsprechen EcoSmart, Energy Star, Blauer Engel und EU-Richtlinien. Ohne Last und Spannung im 265-V-Netz verbrauchen sie weniger als 300 mW, und Mikroschaltungen benötigen keinen externen Stromsensor, um den Strom zu steuern.

Pinbelegung:

D (Drain) - mit dem Drain eines leistungsstarken MOSFET verbunden, versorgt es die gesamte Steuerschaltung mit Strom. Der Pin ist mit der internen Strombegrenzungsschaltung verbunden.

C (Steuerung) - Eingang des Fehlerverstärkers, Stromrückkopplungsschaltung (Arbeitszykluseinstellung) und Steuerung der Strombegrenzungsschaltung. Der eingebaute Parallelregler ist im Normalzustand mit einer internen Stromquelle verbunden, der Eingang dient auch zum Anschluss eines Glättungskondensators und eines Kompensations-/Auto-Restart-Kondensators.

S (Quelle) - ist der Ausgang eines leistungsstarken Schlüssels zum Anschließen der Last, des Ausgangs des Steuerkreises der Primärwicklung.

Beschreibung der Funktionsweise einer typischen AC/DC-Wandlerschaltung

Ein

Während des Anlegens von Spannung wird der Kondensator C3 (Abb. 3, 4), der zwischen den Pins C und S der Mikroschaltung angeschlossen ist, durch einen Durchgangsstrom vom Eingang D über eine interne Stromquelle aufgeladen. Wenn die Spannung am C-Pin 5,6 V in Bezug auf den S-Pin erreicht, stoppt der Strom, die interne Steuerschaltung wird aktiviert und der MOSFET beginnt, die Primärwicklung zu schalten. An diesem Punkt wird die Ladung auf dem Kondensator C3 verwendet, um die Steuerschaltungen der Mikroschaltung mit Energie zu versorgen.

Aufrechterhaltung des eingestellten Stroms

Die Form der Ausgangsspannung folgt der Steigung der an der Primärwicklung des Transformators anliegenden Spannungskurve. Aktuelle I_С (Fig. 5) an Klemme C steigt. Wenn der Wert von I_С gleich ich_DCT, begrenzt die interne Schaltung den Anstieg von I_С beim Erreichen der Schwelle I_LIM. Internes Layout bietet V-Form I_С um bei Stromausfällen die normale Stromversorgung aufrechtzuerhalten.

Reis. 5. Merkmale, die die Betriebsarten charakterisieren

Aufrechterhaltung einer bestimmten Spannung

Wenn das aktuelle I_С überschreitet den Wert I_DCS (Fig. 5) nimmt das Tastverhältnis der Impulse ab. Da der Wert von I_С hängt von der Versorgungsspannung ab, die Einschaltdauer wird abhängig vom Spitzenstrom begrenzt, der durch die interne Steuerschaltung des Schlüssels eingestellt wird (daher der Name LinkSwitch). Je nach Lage des Arbeitspunktes in den Diagrammen der Abb. In 5 arbeitet die Mikroschaltung entweder im Spannungs- oder Stromhaltemodus. Bei einer minimalen Eingangsspannung (bei Verwendung einer Mikroschaltung in einer Stromversorgung mit Universaleingang) tritt dieser Übergang bei ungefähr 30 % Einschaltdauer auf. Wenn das Tastverhältnis weniger als 4 % beträgt, wird die Schaltfrequenz reduziert, um den Stromverbrauch zu reduzieren. Der Wert des Widerstands R1 (Abb. 3) wird daher so gewählt, dass die Gleichheit der Ströme I gewährleistet ist_C und ich_DCTwenn v_OUT nimmt die gewünschten Werte bei einer minimalen Eingangsspannung an.

Automatischer Neustartmodus

Wenn im Betrieb Abweichungen auftreten, beispielsweise während eines Kurzschlusses oder einer Lastunterbrechung, stoppt der Strom an Pin C der Mikroschaltung. Der Kondensator C3 wird auf 4,7 V entladen. Dadurch wird die automatische Neustartschaltung aktiviert, die den MOSFET ausschaltet und die Steuerschaltung in den Niedrigleistungsmodus versetzt. Im Auto-Restart-Modus startet die Mikroschaltung periodisch, geht aber erst nach Beseitigung des Fehlers in den Normalmodus.

Die Ausgangsspannungsregelung wird durch die Spannung am Kondensator C4 beeinflusst, die wiederum von der EMK der Selbstinduktion der Primärwicklung des Transformators abhängt. Der Widerstand R3 und der Kondensator C4 bilden ein Filter, an dem die Fehlerspannung erzeugt wird.

Auf Abb. 4 zeigt eine typische Schaltung zum Einschalten von Mikroschaltungen mit einem Rückkopplungs-Optokoppler. Für primäre Zwecke werden die Elemente R4, C5 und ein Optokoppler-Transistor DA2 hinzugefügt. Die Optokoppler-LED ist zusammen mit den Elementen R5, R6, VD7 im Sekundärkreis enthalten. Der Widerstand R6 stellt den Betriebsstrom VD7 ein. Der Widerstand R5 begrenzt den Durchgangsstrom durch die Optokoppler-LED und VD7. Sobald die Spannung an der Sekundärwicklung des Transformators T1 die Öffnungsschwelle der LED und der Zenerdiode überschreitet, öffnet der Fototransistor und überbrückt den Widerstand R4, wodurch die Spannung am Kondensator C4 erhöht wird. Eine Änderung der Spannung an diesem Kondensator bewirkt eine Verringerung des Tastverhältnisses der Impulse, die der leistungsstarken Taste zugeführt werden, und infolgedessen eine Verringerung der Spannung auf der Seite der Sekundärwicklung.

Die Ausgangscharakteristik von Mikroschaltungen ist in Abb. 6 dargestellt. XNUMX.

Reis. 6. Ausgangscharakteristik von Mikroschaltungen

Veröffentlichung: cxem.net

Siehe andere Artikel Abschnitt Anwendung von Mikroschaltungen.

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