Nuovi chip LinkSwich per la costruzione di convertitori AC/DC. Dati di riferimento

Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Applicazione dei microcircuiti

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LinkSwitch è il nome di una nuova serie di microcircuiti di Power Integration per la realizzazione di convertitori flyback AC/DC di rete a bassa potenza. Questi convertitori vengono utilizzati negli alimentatori isolati di rete a bassa potenza, nei telefoni cablati e cordless, nei lettori CD, nelle apparecchiature domestiche come alimentatore di riserva, nei caricabatterie e ovunque sia richiesta una piccola fonte di alimentazione, da 2 a 5 W. La serie è composta da microcircuiti LNK500 e LNK5O1. In realtà, questo è lo stesso cristallo, l'unica differenza è nella percentuale di diffusione della tensione di uscita. Con l'LNK500, quando acceso senza feedback, la differenza di tensione in uscita è maggiore e di conseguenza il prezzo è inferiore. Per LNK5O1 è il contrario.

I microcircuiti includono (Fig. 1): un interruttore di alimentazione ad alta tensione: un transistor POWER MOSFET, un comparatore limitatore di corrente, un'unità di protezione termica, un circuito di avvio graduale, un amplificatore di errore, un generatore, un comparatore PWM. I microcircuiti sono prodotti in contenitori del tipo DIP-8B (opzione P, Fig. 2) e SMD-8B (opzione G), che non hanno un'uscita.

Riso. 1. La composizione del microcircuito

I microcircuiti includono (Fig. 1): un interruttore di alimentazione ad alta tensione: un transistor POWER MOSFET, un comparatore limitatore di corrente, un'unità di protezione termica, un circuito di avvio graduale, un amplificatore di errore, un generatore, un comparatore PWM. I microcircuiti sono prodotti in contenitori del tipo DIP-8B (opzione P, Fig. 2) e SMD-8B (opzione G), che non hanno un'uscita.

Riso. 2. Tipo di custodia DIP-8B

I convertitori basati su questi microcircuiti sono piuttosto compatti, poiché utilizzano un numero limitato di componenti. Inoltre la scheda convertitore risulta essere molto più piccola come dimensioni e peso rispetto ad un trasformatore della corrispondente potenza a 50 Hz. Gli assemblaggi integrati nel chip consentono di ridurre il numero di componenti esterni, semplificando l'installazione e aumentando l'affidabilità del sistema. La frequenza operativa del microcircuito è 42 kHz. A questa frequenza il filtraggio delle tensioni di uscita del convertitore è semplificato. Entrambi i microcircuiti vengono utilizzati nei convertitori non solo per una tensione di ingresso fissa, ma anche per un intervallo esteso (85...265 V). Di norma, nelle apparecchiature economiche che non richiedono un'elevata stabilità della tensione di uscita, viene utilizzato un circuito di commutazione senza feedback (Fig. 3). L'instabilità della tensione di uscita aumenta al ±10% per l'LNK501 e al ±20% per l'LNK500. Per i dispositivi con requisiti elevati di stabilità della tensione di alimentazione, viene utilizzato un circuito di feedback (Fig. 4).

Riso. 3. Schema di inclusione senza feedback

Riso. 4. Circuito di commutazione con feedback

I chip sono conformi alle linee guida EcoSmart, Energy Star, Blue Angel e UE. In assenza di carico e tensione nella rete a 265 V, consumano meno di 300 mW e i microcircuiti non necessitano di un sensore di corrente esterno per controllare la corrente.

Assegnazione dei pin:

D (drain) - collegato al drain di un potente MOSFET, fornisce alimentazione all'intero circuito di controllo. Il pin è collegato al circuito di limitazione della corrente interno.

C (controllo) - ingresso dell'amplificatore di errore, circuito di retroazione della corrente (regolazione del ciclo di lavoro) e controllo del circuito di limitazione della corrente. Il regolatore di parallelo integrato è collegato a una sorgente di corrente interna nello stato normale.L'ingresso viene utilizzato anche per collegare un condensatore di livellamento e un condensatore di compensazione/riavvio automatico.

S (sorgente) - è l'uscita di una chiave potente per il collegamento del carico, l'uscita del circuito di controllo dell'avvolgimento primario.

Descrizione del funzionamento di un tipico circuito convertitore AC/DC

Accensione

Durante il processo di applicazione della tensione, il condensatore C3 (Fig. 3, 4), collegato tra i pin C e S del microcircuito, viene caricato da una corrente passante dall'ingresso D attraverso una sorgente di corrente interna. Quando la tensione sul pin C raggiunge 5,6 V rispetto al pin S, la corrente si interrompe, il circuito di controllo interno viene attivato e il MOSFET inizia a commutare l'avvolgimento primario. A questo punto, la carica sul condensatore C3 viene utilizzata per alimentare i circuiti di controllo del microcircuito.

Mantenimento della corrente impostata

La forma della tensione di uscita segue la pendenza della curva di tensione applicata all'avvolgimento primario del trasformatore. Attuale I_С (Fig. 5) al terminale C aumenta. Quando il valore di I_С è uguale a I_DCT, il circuito interno limita la salita di I_С al raggiungimento della soglia I_LIM. Il layout interno fornisce la forma a V I_С per mantenere l'alimentazione normale durante le interruzioni di corrente.

Riso. 5. Caratteristiche che caratterizzano le modalità di funzionamento

Mantenimento di una determinata tensione

Quando l'attuale I_С supera il valore I_DCS (Fig. 5), il duty cycle degli impulsi diminuisce. Poiché il valore di I_С dipende dalla tensione di alimentazione, il duty cycle è limitato in funzione della corrente di picco impostata dal circuito di controllo interno della chiave (da cui il nome LinkSwitch). A seconda della posizione del punto di lavoro nei grafici di Fig. 5, il microcircuito funziona nella modalità di mantenimento della tensione o della corrente. A una tensione di ingresso minima (nel caso di utilizzo di un microcircuito in un alimentatore con ingresso universale), questa transizione avviene a circa il 30% del duty cycle. Quando il duty cycle è inferiore al 4%, la frequenza di commutazione viene ridotta per ridurre il consumo energetico. Il valore della resistenza R1 (Fig. 3) è quindi scelto in modo da garantire l'uguaglianza delle correnti I_C e io_DCTquando V_OUT assume i valori desiderati ad una tensione di ingresso minima.

Modalità di riavvio automatico

Se si verificano deviazioni durante il funzionamento, ad esempio durante un cortocircuito o un'interruzione del carico, la corrente si interrompe sul pin C del microcircuito. Il condensatore C3 è scaricato a 4,7 V. Ciò attiva il circuito di riavvio automatico, che spegne il MOSFET e mette il circuito di controllo in modalità a bassa potenza. Nella modalità di riavvio automatico, il microcircuito si avvia periodicamente, ma passa alla modalità normale solo dopo che l'errore è stato eliminato.

La regolazione della tensione di uscita è influenzata dalla tensione ai capi del condensatore C4, che a sua volta dipende dall'EMF dell'autoinduzione dell'avvolgimento primario del trasformatore. La resistenza R3 e il condensatore C4 formano un filtro su cui viene generata la tensione di errore.

Sulla fig. 4 mostra un circuito tipico per l'accensione di microcircuiti con un fotoaccoppiatore di retroazione. Per scopi primari vengono aggiunti gli elementi R4, C5 e un transistor fotoaccoppiatore DA2. Il LED dell'accoppiatore ottico è incluso nel circuito secondario insieme agli elementi R5, R6, VD7. La resistenza R6 imposta la corrente di esercizio VD7. Il resistore R5 limita la corrente passante attraverso il LED dell'accoppiatore ottico e VD7. Non appena la tensione sull'avvolgimento secondario del trasformatore T1 supera la soglia di apertura del LED e del diodo zener, il fototransistor si apre e devia il resistore R4, aumentando la tensione ai capi del condensatore C4. Una variazione della tensione su questo condensatore provoca una diminuzione del ciclo di lavoro degli impulsi forniti al tasto potente e, di conseguenza, una diminuzione della tensione sul lato dell'avvolgimento secondario.

La caratteristica di uscita dei microcircuiti è mostrata in fig. 6.

Riso. 6. Caratteristica di uscita dei microcircuiti

Pubblicazione: cxem.net

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