На сегодняшний день семейство DC/DC-преобразователей компании Maxim насчитывает около 500 ИС. За последние несколько лет появились новые микросхемы, которые отражают мировую тенденцию роста частоты преобразования, что позволяет обходиться индуктивностями и емкостями меньшего номинала. что в свою очередь, уменьшает габариты и массу источников питания.

Использование сопротивления открытого канала силового MOSFET делает ненужным установку мощного низкоомного резистора датчика тока и позволяет еще более повысить надежность систем зашиты преобразователей от перегрузок п коротких замыканий но выходу. Наличие входов управления упрощает организацию заданной последовательности включения стабилизаторов в многоканальных блоках питания.
Основные характеристики новейших DC/DC-преобразователей компании Maxim приведены в таблице 1.
Для большинства микросхем доступны ознакомительные наборы, позволяющие оценить возможностьиспользования микросхем в конкретных приложениях. В них входит четырехслойная печатная плата с установленными компонентами и комплект документации.

MAX15026 / MAX15023
Микросхемы МАХ15026/MAX15023 — это одно-/двухканальные контроллеры синхронного понижающего преобразователя, работающие при входном напряжении 4,5...28 В или 5 В ±10% и обеспечивающие одно/два независимых выходных напряжения, каждое из которых может подстраиваться от 0,6 В до 85% UBx при токе нагрузки 12 А (МАХ15023) или 25 А (МАХ15026) на канал. Пульсации входного напряжения и общие (RMS) пульсации входного тока уменьшаются за счет поворота фазы на 180°.
С помощью внешнего резистора частота переключения МАХ15023 регулируется от 200 кГц до 1 МГц, а для МАХ 15026 - от 200 кГц до 2 МГц. Адаптивный синхронный выпрямитель делает ненужным применение внешних диодов с барьером Шоттки. Использование сопротивления открытого канала нижнего силового MOSFET-транзистора в качестве датчика тока позволяет обходиться без внешнего низкоомного резистора. Такое решение защищает компоненты DC/DC-иреобразователя от выхода из строя при перегрузках или коротком замыкании. Режим ограничения выбросов тока уменьшает рассеивание мощности при коротком замыкании. Микросхемы имеют один/два выхода «power-good» и один/два входа управления с прецизионными порогами включения/выключения, которые используются для контроля входного напряжения и выбора последовательности включения стабилизаторов.
Дополнительные функции защиты включают ограничение пикового тока через нижний транзистор в каждом цикле преобразования и тепловую защиту, что предотвращает возрастание обратного тока дросселя до опасного уровня в моменты прохождения втекающего тока. Обе микросхемы допускают работу в режиме запуска с предварительным смещением без разряда выходных конденсаторов и имеют внутреннюю цифровую систему адаптивного плавного запуска. Эти особенности позволяют при запуске монотонно заряжать выходной конденсатор очень большой емкости и контролировать пиковый ток дросселя во время бросков тока при коротком замыкании. Типовые схемы включения МАХ15023/МАХ15026 приведены на рис. 1 и рис. 2 .
МАХ 15023 выпускаются в 24-выводном корпусе TQFN-EP (4x4 мм) с повышенной теплоотдачей и работают при температуре -40...85°С. МАХ 15026 выпускаются в 14-выводном корпусе TQFX-EP (3x3 мм) с повышенной теплоотдачей и работают при температуре -40...85°С или -40...125°С.
Области применения:
. Источники питания DSP;
. ЖКИ телевизоры;
. Локальные стабилизаторы;
. Силовые модули;
. Цифровые приемники;
. Коммутаторы/маршрутизаторы.
Ознакомительные наборы: MAX15023EVKIT/ MAX15026BEVK1T.

МАХ15032
Микросхема МАХ15032 — это малошумящий повышающий ШИМ-преобразователь с постоянной частотой преобразования (500 кГц) и токовым управлением. Он создан для низковольтных систем, в которых требуется локальный источник высокого напряжения с малым уровнем пульсаций и выходной мощностью до 600 мВт при входном напряжении 2,7...И В. Микросхема может использоваться для широкого класса приложений, таких как источники смешения p-i-n или варакторных диодов и ЖКИ-диснлеев.
Высоковольтный внутренний силовой DMOS-ключ позволяет увеличить входное напряжение до 36 В. В целях повышения экономичности МАХ 15032 имеет режим отключения. Типовая схема включения МАХ 15032 приведена на рис. 3 .
МАХ15032 выпускаются в восьмивыводном корпусе TDFX (3x3 мм) с повышенной теплоотдачей и работают при температуре -40...125°С.
Области применения:
. Смещение фотодиодов;
. ЖКИ дисплеи;
. Малошумящие источники смешения варакторов;
. Источники смешения p-i-n диодов;
. Источники питания STB Аудио ИС.

Микросхема MAX15034 — это двухфазный конфигурируемый контроллер понижающего преобразователя с одним/двумя выходами, работающий при входном напряжении 4,75...5,5 В или 5...28 В и выходном напряжении 0,61...5 В. Вход выбора режима позволяет использовать микросхему или в двухканальном режиме, или в режиме объединения выходов для повышения максимального тока нагрузки. Каждый выход МАХ15034 управляет п-канальными MOSFET-транзисторами и может обеспечить ток нагрузки более 25 А. В МАХ15034 используется режим управления по среднему току при частоте преобразования до 1 МГц. При этом сигналы управления в фазах отличаются на 180°, что приводит к значительному подавлению пульсаций тока на входных конденсаторах и выходного напряжения при объединении фаз. Каждый канал имеет независимые усилители для датчиков напряжения и тока, которые компенсируют номиналы LC-фильтров и переходные процессы.
Два входа управления МАХ 15034 позволяют задавать последовательность включения каналов. Внешним резистором частота переключения регулируется от 100 кГц до 1 МГц с возможностью использования внешнего сигнала синхронизации. В микросхеме имеется тепловая защита и защита от выбросов тока при коротком замыкании. Основное применение МАХ 15034 найдет в приложениях, требующих быстрого отклика и точности поддержания выходного напряжения. Типовая схема включения МАХ 15034 приведена на рис. 4 .
МАХ 15034 выпускаются в 28-выводном корпусе TSSOP с максимальной рассеиваемой мощностью 2,1 Вт и работают при температуре -40...125°С.
Области применения:
. Графические карты;
. Мощные компьютеры/рабочие станции/серверы;
. Сетевые системы;
. DC/DC-стабилизаторы для телекоммуникаций;
. RAID-системы.

МАХ15038
Микросхема MAX 15038 высокоэффективного импульсного стабилизатора обеспечивает ток нагрузки до 4 А при выходном напряжении от 0.6 В до 90% UBx и входном напряжении 2,9...5,5 В. Это делает ее идеальной для использования в локальных стабилизаторах и пострегуляторах. Общая выходная ошибка составляет менее ±1% при изменении нагрузки во всем рабочем температурном диапазоне.
Микросхема МАХ 15038 работает при фиксированной частоте ШИМ от 500 кГц до 2 МГц. Эта частота задается внешним резистором и позволяет работать в режиме пропуска импульсов.
Низкоомные встроенные nMOS-ключи обеспечивают высокую эффективность при большом токе нагрузки, минимизируя критическую индуктивность и упрощая разводку печатной платы.
Микросхема МАХ 15038 оснащена широкополосным (28 МГц) усилителем напряжения ошибки, который обеспечивает быстрый ответ на переходные процессы, что ведет к уменьшению значения емкости выходных конденсаторов. Архитектура с управлением в режиме напряжения и усилитель напряжения ошибки образуют схему компенсации типа III для обеспечения максимальной полосы пропускания цепи обратной связи, достигающей 20% от частоты преобразования.
Два логических входа (с тремя уровнями) МАХ15038 позволяют выбрать одно из девяти выходных напряжений с погрешностью = 1% без применения прецизионных резисторов класса точности 0,1%. Используя два внешних резистора и внутренний (0,6 В) или внешний источник опорного напряжения, подключаемый к выводу REFIX, можно установить любое выходное напряжение. Для уменьшения выбросов тока время плавного запуска программируется внешним конденсатором. Типовая схема включения МАХ15038 приведена на рис. 5 .
МАХ 15038 выпускаются в 24-выводном корпусе TQFN площадью 16,8 мм2 с повышенной теплоотдачей и работают при температуре -40...85°С.
Области применения:
. Стабилизаторы для ядер ASIC/ CPU/DSP и периферии;
. Стабилизаторы базовых станций;
. Стабилизаторы для модулей памяти DDR;
. Стабилизаторы для RAID-массивов;
. Источники питания серверов;
. Источники питания телекоммуни-кационного оборудования.

МАХ15041
Микросхема MAX15041 — это недорогой синхронный DC/DC-преобразователь с внутренними ключами и выходным током 3 А при входном напряжении 4,5...28 В. Выходное напряжение регулируется двумя внешними резисторами от 0,6 В до 90% UBx. Микросхема является идеальным выбором для распределенных систем питания, предварительных стабилизаторов, телевизоров и другой бытовой техники. МАХ15041 работает в режиме ШИМ-контроллера, управляемого пиковым значением тока с фиксированной частотой преобразования 350 кГц и максималыши длительностью импульса 90%. Архитектура контроллера с токовым управлением упрощает схему компенсации и позволяет обеспечить ограничение тока в каждом цикле преобразования, а также быстрый ответ при работе на длинную линию или нестандартную нагрузку. Трансимиедансный усилитель с высоким KU обеспечивает гибкие настройки внешней цепи компенсации типа II, позволяя для фильтрации использовать любые керамические конденсаторы.
Стабилизатор имеет внутренние MOSFET-ключи, которые обеспечивают лучшую эффективность, чем асинхронные решения, и минимизируют электромагнитные помехи (EMI), уменьшая размер печатных плат и обеспечивая высокую надежность за счет уменьшения количества внешних компонентов.
Микросхема имеет функцию тепловой защиты, защиты от перегрузок по току и внутренний LDO-стабилизатор на 5 В с блокировкой при повышенном напряжении.
Регулируемый запуск позволяет плавно увеличивать выходное напряжение и уменьшает броски тока. Независимые сигналы управления и «power-good» позволяют создавать источники питания с гибкой последовательностью включения каналов. Типовая схема включения МАХ 15041 приведена на рис. 6 .
МАХ 15041 выпускаются в 16-выво-дном корпусе TQFN-EP (3x3 мм) с повышенной теплоотдачей и работают при температуре -40...85°С.

Области применения:
. Бытовая техника;
. Распределенные системы электропитания;
. Предварительные стабилизаторы;
. Телевизоры;
. Портативные источники питания;
. XDSL-модемы.

МАХ15046, МАХ15046А, МАХ15046В
Микросхема MAX15046 — это контроллер синхронного понижающего преобразователя, работающего при входном напряжении 4,5...40 В. Она позволяет получать на выходе напряжение от 0,6 В до 85% UBx при токе нагрузки до 25 А, имеет функцию внутреннего цифрового адаптивного плавного запуска, обеспечивая монотонный запуск без разряда выходных конденсаторов.
Внешним резистором частота преобразования МАХ 15046 регулируется от 100 кГц до 1 МГц. Адаптивный синхронный выпрямитель позволяет обходиться без внешних диодов с барьером Шоттки. Микросхема использует сопротивление открытого канала нижнего MOSFET-ключа в качестве датчика тока, делая ненужным использование внешнего низкоомного резистора, защищая компоненты DC/DC-преобразователя от выхода из строя при перегрузках по выходу или коротких замыканиях. Режим ограничения выбросов тока уменьшает рассеивание мощности при коротком замыкании. Микросхема МАХ15046 имеет выход «power-good» и вход управления с прецизионными порогами включения/ выключения, которые используются для мониторинга входного напряжения и задания последовательности включения стабилизаторов.
Дополнительная защита включает тепловую защит\г и режим ограничения втекающего тока, который не позволяет обратному току дросселя достигать опасного уровня. Типовая схема включения МАХ 15046 приведена на
7.

Получение технической информации, заказ образцов, поставка - e-mail:

При конструировании электронных устройств часто требуется источник питания с различными значениями выходного напряжения. Широкое применение в современных устройствах находят преобразователи постоянного напряжения на переключающихся конденсаторах, позволяющие вырабатывать требуемые напряжения от одного источника питания. В статье рассматриваются принципы работы таких преобразователей, их технические характеристики и варианты применения.

Рассмотрим принцип работы преобразователя на примере широко распространенной микросхемы IСL7660/MAX1044 с расширенными функциональными возможностями. Микросхема МАХ1044 отличается от IСL7660 наличием входа Boost (увеличение частоты внутреннего генератора). Структурная схема микросхемы ICL7660 приведена на рис.1.

Схема содержит четыре силовых МОП ключа, управляемых логическими элементами и сдвигателем уровня напряжения, работа которых осуществляется на частоте, полученной в результате деления на два частоты задающего RC генератора. Это позволяет формировать управляющие импульсы с требуемыми характеристиками «меандр» и оптимизировать по потреблению работу задающего RC генератора, рабочая частота которого без внешних элементов составляет 10 кГц. Внутренний регулятор напряжения необходим для обеспечения работы микросхемы от источника с пониженным напряжением.

Принцип работы микросхемы в режиме идеального инвертора напряжения рассмотрим по функциональной схеме, приведенной на рис.2.

При замыкании ключей S1 и S3 и размыкании ключей S2 и S4 во время первой половины цикла внешний конденсатор С1 заряжается от источника питания до напряжения V + , а при замыкании ключей S2 и S4 и размыкании ключей S1 и S3 во время второй половины цикла конденсатор С1 передает частично свой заряд внешнему конденсатору С2, обеспечивая на выводе V OUT микросхемы напряжение -V + . Указанные значения напряжения соответствуют установившемуся режиму.

Энергия, передаваемая конденсатором С1 за один цикл, определяется с помощью выражения

(1)

Одним из основных показателей преобразователя является коэффициент преобразования

(2)

где U вых - напряжение на выходе преобразователя при токе нагрузки, равном i ; U вых.ид. - напряжение на выходе идеального преобразователя (для инвертора U вых.ид. =-U вх).

Из выражения (2) видно, что высокое значение коэффициента преобразования достигается при U вых(i) = U вых.ид. , т.е. при V1 = V2. Однако, как видно из выражения (1), в этом случае снижается переносимая конденсатором С1 энергия, что затрудняет обеспечение высокого значения коэффициента преобразования. Повышение переносимой конденсатором энергии возможно при увеличении емкости С1 или рабочей частоты. В первом случае возрастают габариты конденсатора и, следовательно, габариты преобразователя. Во втором случае возрастают потери энергии в реальном устройстве, что снижает его коэффициент полезного действия

где Р вых - мощность, отдаваемая в нагрузку; Р вх - мощность, потребляемая от источника питания.

Из проведенного анализа видно, что при разработке конкретного устройства преобразования необходима оптимизация значений рабочей частоты и емкости конденсатора С1. Для этого необходимо предусмотреть возможность изменения рабочей частоты в соответствии со значениями рабочих напряжений и потребляемых токов.

Рассмотрим электрические характеристики микросхемы IСL7660, включенной по тестовой схеме, приведенной на рис.3.

Таблица 1. Краткие электрические характеристики микросхемы при V + =5B, С OSC =0

Типовые зависимости электрических характеристик микросхемы IСL7660 приведены на рис.4-8.

Приведенные зависимости позволяют уточнить параметры преобразователя для конкретных значений рабочих напряжений и потребляемых токов.

Рассмотрим типовые схемы включения микросхемы ICL7660.

Инвертор напряжения

Схема включения микросхемы в режиме инвертора напряжения приведена на рис.9.

Инвертор обеспечивает получение на выходе V OUT напряжения, равного -V + в диапазоне 1,5В

Выходное сопротивление микросхемы зависит от режима по постоянному току и от реактивного сопротивления конденсатора С1.

(3)

Так, для номинала С1=10мкф и частоты f=10кГц X C =3,18 Ом. Для исключения влияния конденсатора С1 на выходное сопротивление необходимо, чтобы Х С

Для эксплуатации микросхемы в диапазоне 1,5В

Снижение выходного сопротивления

Для снижения выходного сопротивления можно применить параллельное включение микросхем, которое показано на рис.10.

Выходное сопротивление такой схемы зависит от числа параллельно включенных микросхем n и определяется с помощью выражения.

(4)

Из рисунка видно, что конденсатор С1 является индивидуальным для каждой микросхемы, а конденсатор С2 - общий. Рассмотренное включение микросхем позволяет повысить выходной ток, коэффициент преобразования и коэффициент полезного действия преобразователя.

Каскадное включение микросхем

Для повышения выходного напряжения можно применять каскадное включение микросхем, показанное на рис.11.

Выходное напряжение такого преобразователя равно -nV + . Учитывая допустимый диапазон 1,5В

Удвоители напряжения

Для получения положительного напряжения от источника отрицательного напряжения, а также удвоения напряжения применяется включение микросхемы, показанное на рис.12.

На выводах 8 и 3 вырабатывается напряжение V OUT =-V - ,а на выводах 8 и 5 V OUT =-2V - . Диод необходим для обеспечения начального этапа работы микросхемы. В ряде случае удобно использовать схему включения, показанную на рис.13.

Выходное напряжение такого преобразователя равно 2V + -2V F , где V F - падение напряжения на диоде в прямом направлении (для кремневых диодов V F =0,5-0,7B).

Делители напряжения

С помощью микросхемы ICL7660 можно получить умощненный делитель напряжения при включении ее, как показано рис.14.

Комбинированные источники напряжения

Микросхема ICL7660 позволяет получать напряжения с различными номиналами. Один из вариантов включения показан на рис.15.

В преобразователе напряжения, показанном на рисунке, формируются напряжения -(V + -V F) и 2V + -2V F .

Работа в буферном режиме

Как видно из рассмотренного выше материала преобразователи с коммутируемыми конденсаторами обладают обратимыми свойствами. Это позволяет реализовывать буферный режим их функционирования, один из вариантов которых показан на рис.16.

Питание устройства осуществляется от источника V IN , который обеспечивает напряжение V OUT (5-ый вывод n-ой микросхемы) и V + (8-ой вывод первой микросхемы) - напряжение подзаряда аккумулятора. При пропадании питающего напряжения или отключении источника питания напряжение V OUT будет вырабатываться из напряжения аккумулятора V + .

Изменение частоты генератора ICL7660

Параметры рассмотренных преобразователей зависят от частоты генератора микросхемы. Зависимость коэффициента полезного действия от частоты показана на рис.6.

Из рисунка видно, что при выходном токе 1мА высокий КПД обеспечивается на частотах, меньших 1 кГц. На более высоких частотах потери в цепях генератора и управления силовыми ключами снижает общий КПД. Для достижения высокого КПД в данном конкретном случае необходимо уменьшить рабочую частоту преобразователя. Рабочую частоту можно уменьшать с помощью внешнего генератора или подключением C OSC , как показано на рис.3.

Более простым является способ, использующий внешний конденсатор, емкость которого можно определить из графика, показанного на рис.8.

Для рассмотренного выше случая рабочая частота, равная 1кГц, достигается подключением внешнего конденсатора емкостью С OSC =100пф. При применении этого способа необходимо учитывать, что при С OSC , большей чем 1000пф, емкость конденсаторов С1 и С2 необходимо увеличить до 100 мкф.

Рассмотренный способ изменения частоты генератора применяется в микромощных устройствах для обеспечения высокого коэффициента полезного действия преобразователя.

В ряде случаев рабочую частоту преобразователя необходимо увеличивать. В этих случаях можно применять С1 и С2 меньшей емкости и, следовательно, с меньшими габаритами. Кроме того, при этом снижаются уровни помех от генератора в аудиосистемах. Наиболее просто увеличение частоты достигается с помощью вывода Boost микросхемы MAX1044. При замыкании ключа S1 (рис.3) рабочая частота микросхемы возрастает в 6 раз.

Режим пониженного энергопотребления

При работе в дежурном режиме необходимо снижать потребляемую преобразователем мощность. Некоторые микросхемы имеют вход SD, с помощью которого можно снижать потребляемый ток до единиц микроампер. Режим пониженного энергопотребления можно реализовать также с помощью входа OSC. Варианты реализации этого режима при использовании обычных логических элементов, логических элементов с открытым стоком (коллектором), а также имеющих третье состояние показаны на рис.17.

Микросхемы преобразователей напряжения на коммутируемых конденсаторах выпускаются рядом фирм: Maxim, National Semiconductor, Microchip и др. Эти микросхемы имеют одинаковый принцип действия и отличаются реализуемыми функциями, электрическими параметрами и конструктивным исполнением. Несомненным лидером в этой области является фирма Maxim, которая выпускает наиболее широкую номенклатуру микросхем преобразователей. В таблице 2 приведены характеристики некоторых из микросхем, выпускаемых различными фирмами.

Таблица 2. Краткие характеристики микросхем.

Тип микросхемы	Реализованные функции	Выходной ток (мА)	Входное напряжение V IN (В)	Частота (кГц)	Ток потребления (мкА)	Примечание
ICL7660 TC7660 LMC7660	-(V IN) или 2(V IN) или ½(V IN)	20	1,5÷10	10	250
MAX889	(-2,5В) (-V IN)	200	2,7÷5,5	2000	50000	Встроенная функция Shutdown
MAX1680 MAX1681	-(V IN) или 2(V IN)	125	2÷5,5	125÷200 500÷1000	30000
MAX680	2(V IN) и -2(V IN)	10	2÷6	8	1000
MAX681	2(V IN) и -2(V IN)	10	2÷6	8	1000	Без внешних конденсаторов
MAX1673	3В	125	2÷5,5	350	16000
LM3350	3/2(V IN) или 2/3(V IN)	50	1,5÷5,5	1600
LM3352	2,5В; 3В или 3,3В	200	2,5÷5,5	1000
MAX870	-(V IN) или 2(V IN) или ½(V IN)	50	1,6÷5,5	56÷194	1000
MAX864	2(V IN) и -2(V IN)	100	1,75÷6	7÷185	5000	Встроенная функция Shutdown

Примечание: микросхемы MAX, ICL - фирмы MAXIM; LM, LMC - National Semiconductor; TC - Microchip.

Из таблицы видно, что преобразователи на коммутируемых конденсаторах могут работать в режимах инвертора, удвоителя, делителя входного напряжения на два, позволяют формировать на выходе одновременно несколько напряжений. Некоторые микросхемы имеют встроенные стабилизаторы напряжения. Рассмотренные микросхемы находят широкое применение в ноутбуках, мобильных телефонах, пейджерах, переносных приборах и других устройствах. В радиолюбительской практике они могут применяться, например, для формирования разнополярных напряжений питания операционных усилителей, реализации буферного питания электронных устройств от одного аккумуляторного элемента, формирования напряжения питания ЖКИ и др. Малые габариты, высокие коэффициент преобразования и коэффициент полезного действия, отсутствие индуктивностей, обратимые свойства являются весьма привлекательными для применения рассмотренных преобразователей при разработке различных электронных устройств.

Литература

1. Maxim full-line CD-Catalog Version 5.0 2001 Edition.
2. National Analog and interface products databook, 2001 Edition.

Насколько схем простых импульсных преобразователей постоянного напряжения.

Основные достоинства импульсных преобразователей:
Во-первых, они имеют высокий КПД, и во-вторых могут работать при входном напряжении ниже выходного.

Импульсные преобразователи подразделяются на группы:

• – понижающие, повышающие, инвертирующие;
• – стабилизированные, нестабилизированные;
• – гальванически изолированные, неизолированные;
• – с узким и широким диапазоном входных напряжений.

Для изготовления самодельных импульсных преобразователей лучше всего использовать специализированные интегральные микросхемы – они проще в сборке и не капризны при настройке.

Нестабилизированный транзисторный преобразователь

Этот преобразователь работает на частоте 50 кГц, гальваническая изоляция обеспечивается трансформатором Т1, который наматывается на кольце К10х6х4,5 из феррита 2000НМ и содержит: первичная обмотка – 2х10 витков, вторичная обмотка – 2х70 витков провода ПЭВ-0,2. Транзисторы можно заменить на КТ501Б. Ток от батареи, при отсутствии нагрузки, практически не потребляется.

Стабилизированный транзисторный преобразователь напряжения

Трансформатор Т1 наматывается на ферритовом кольце диаметром 7 мм, и содержит две обмотки по 25 витков провода ПЭВ=0,3.

Нестабилизированный преобразователь напряжения на основе мультивибратора

Двухтактный нестабилизированный преобразователь на основе мультивибратора (VТ1 и VТ2) и усилителя мощности (VТ3 и VТ4). Выходное напряжение подбирается количеством витков вторичной обмотки импульсного трансформатора Т1.

Преобразователь на специализированной микросхеме MAX631

Преобразователь стабилизирующего типа на микросхеме MAX631 фирмы MAXIM. Частота генерации 40…50 кГц, накопительный элемент – дроссель L1.

Нестабилизированный двухступенчатый умножитель напряжения на MAX660

Можно использовать одну из двух микросхем отдельно, например вторую, для умножения напряжения от двух аккумуляторов.

Импульсный повышающий стабилизатор на микросхеме MAX1674

Типовая схема включения импульсного повышающего стабилизатора на микросхеме MAX1674 фирмы MAXIM. Работоспособность сохраняется при входном напряжении 1,1 вольта. КПД – 94%, ток нагрузки – до 200 мА.

MCP1252-33X50: Два напряжения от одного источника питания

Позволяет получать два разных стабилизированных напряжения с КПД 50…60% и током нагрузки до 150 мА в каждом канале. Конденсаторы С2 и С3 – накопители энергии.

Импульсный повышающий стабилизатор на микросхеме MAX1724EZK33 фирмы MAXIM

Типовая схема включения специализированной микросхемы фирмы MAXIM. Сохраняет работоспособность при входном напряжении 0,91 вольта, имеет малогабаритный SMD корпус и обеспечивает ток нагрузки до 150 мА при КПД – 90%.

Импульсный понижающий стабилизатор на микросхеме TL497

Типовая схема включения импульсного понижающего стабилизатора на широкодоступной микросхеме фирмы TEXAS. Резистором R3 регулируется выходное напряжение в пределах +2,8…+5 вольт. Резистором R1 задается ток короткого замыкания, который вычисляется по формуле: Iкз(А)= 0,5/R1(Ом)

Интегральный инвертор напряжения на микросхеме ICL7660

Интегральный инвертор напряжения, КПД – 98%.

Два изолированных преобразователя на микросхемах DC-102 и DC-203

Два изолированных преобразователя напряжения DA1 и DA2, включенных по “неизолированной” схеме с общей “землей”.

Двухполярный стабилизированный преобразователь напряжения

Индуктивность первичной обмотки трансформатора Т1 – 22 мкГн, отношение витков первичной обмотки к каждой вторичной – 1:2.5.

Стабилизированный повышающий преобразователь на микросхеме MAX734

Типовая схема стабилизированного повышающего преобразователя на микросхеме фирмы MAXIM.

Нестандартное применение микросхемы MAX232

Эта микросхема обычно служит драйвером RS-232. Умножение напряжения получается с коэффициентом 1,6…1,8.

Наиболее удобно собирать высокоэффективные современные преобразователи напряжения , используя специально созданные для этих целей микросхемы.

Микросхема КР1156ЕУ5 (МС33063А, МС34063А фирмы Motorola) предназначена для работы в стабилизированных повышающих, понижающих, инвертирующих преобразователях мощностью в несколько ватт.

На рис. 4.17 приведена схема повышающего преобразователя напряжения на микросхеме КР1156ЕУ5. Преобразователь содержит входные и выходные фильтрующие конденсаторы С1, СЗ, С4, накопительный дроссель L1, выпрямительный диод VD1, конденсатор С2, задающий частоту работы преобразователя, дроссель фильтра L2 для сглаживания пульсаций. Резистор R1 служит датчиком тока. Делитель напряжения R2, R3 определяет величину выходного напряжения.

Рис. 4.17. Схема повышающего преобразователя напряжения на микросхеме КР1156ЕУ5

Частота работы преобразователя близка к 15 кГц при входном напряжении 12 B и номинальной нагрузке. Размах пульсаций напряжения на конденсаторах СЗ и С4 составлял соответственно 70 и 15 мB.

Дроссель L1 индуктивностью 170 мкГн намотан на трех склеенных кольцах К12×8×3 М4000НМ проводом ПЭШО 0,5. Обмотка состоит из 59 витков. Каждое кольцо перед намоткой следует разломить на две части. В один из зазоров вводят общую прокладку из текстолита толщиной 0,5 мм и склеивают пакет. Можно также применить кольца из феррита с магнитной проницаемостью свыше 1000.

Пример выполнения понижающего преобразователя на микросхеме КР1156ЕУ5 приведен на рис. 4.18. На вход такого преобразователя нельзя подавать напряжение более 40 В. Частота работы преобразователя - 30 кГц при Uвx=15 В. Размах пульсаций напряжения на конденсаторах С3 и С4 - 50 мВ.

Дроссель L1 индуктивностью 220 мкГн намотан аналогичным образом (см. выше) на трех кольцах, но зазор при склейке

Рис. 4.18. Схема понижающего преобразователя напряжения на микросхеме КР1156ЕУ5

Рис. 4.19.Схема инвертирующего преобразователя напряжения на микросхеме КР1156ЕУ5

был установлен 0,25 мм, обмотка содержала 55 витков такого же провода.

На следующем рисунке (рис. 4.19) показана типовая схема инвертирующего преобразователя напряжения на микросхеме КР1156ЕУ5 . Микросхема DA1 питается суммой входного и выходного напряжений, которая не должна превышать 40 В.

Частота работы преобразователя - 30 кГц при Uвx=5 В; размах пульсаций напряжения на конденсаторах СЗ и С4 - 100 и 40 мВ.

Для дросселя L1 инвертирующего преобразователя индуктивностью 88 мкГн были использованы два кольца К12×8×3

М4000НМ с зазором 0,25 мм. Обмотка состоит из 35 витков провода ПЭВ-2 0,7.

Дроссель L2 во всех преобразователях стандартный - ДМ-2,4 индуктивностью 3 мкГн.

Диод VD1 во всех схемах (рис. 4.17 - 4.19) должен быть диодом Шотки .

Для получения двухполярного напряжения из однополярного фирмой MAXIM разработаны специализированные микросхемы. На рис. 4.20 показана возможность преобразования напряжения низкого уровня (4,5.. .5 В) в двухполярное выходное напряжение 12 (или 15 В) при токе нагрузки до 130 (или 100 мА) .

Рис. 4.20. Схема преобразователя напряжения на микросхеме МАХ743

По внутренней структуре микросхема не отличается от типового построения подобного рода преобразователей, выполненных на дискретных элементах, однако интегральное исполнение позволяет при минимальном количестве внешних элементов создавать высокоэффективные преобразователи напряжения.

Так, для микросхемы МАХ743 (рис. 4.20) частота преобразования может достигать 200 кГц (что намного превышает частоту преобразования подавляющего большинства преобразователей, выполненных на дискретных элементах). При напряжении питания 5 В КПД составляет 80…82% при нестабильности выходного напряжения не более 3%.

Микросхема снабжена защитой от аварийных ситуаций: при снижении питающего напряжения на 10% ниже нормы, а также при перегреве корпуса (выше 195°С).

Для снижения на выходе преобразователя пульсаций с частотой преобразования (200 кГц) на выходах устройства установлены П-образные LC-фильтры. Перемычка J1 на выводах 11 и 13 микросхемы предназначена для изменения величины выходных напряжений.

Для преобразования напряжения низкого уровня (2,0…4,5 В) в стабилизированное 3,3 или 5,0 В предназначена специальная микросхема, разработанная фирмой MAXIM, - МАХ765. Отечественные аналоги - КР1446ПН1А и КР1446ПН1Б . Микросхема близкого назначения - МАХ757 - позволяет получить на выходе плавно регулируемое напряжение в пределах 2,7…5,5 В.

Рис. 4.21. Схема низковольтного повышающего преобразователя напряжения до уровня 3,3 или 5,0 В

Схема преобразователя, показанная на рис. 4.21, содержит незначительное количество внешних (навесных) деталей. Работает это устройство по традиционному принципу, описанному ранее. Рабочая частота генератора зависит от величины входного напряжения и тока нагрузки и изменяется в широких пределах - от десятков Гц до 100 кГц. Величина выходного напряжения определяется тем, куда подключен вывод 2 микросхемы DA1: если он соединен с общей шиной (см. рис. 4.21), выходное напряжение микросхемы КР1446ПН1А равно 5,0±0,25 В, если же этот вывод соединен с выводом 6, то выходное напряжение понизится до 3,3±0,15 В. Для микросхемы КР1446ПН1Б значения будут 5,2±0,45 В и 3,44±0,29 В, соответственно. Максимальный выходной ток преобразователя - 100 мА. Микросхема МАХ765 обеспечивает выходной ток 200 мА при напряжении 5 В и 300 мА при напряжении 3,3 В. КПД преобразователя - до 80%.

Назначение вывода 1 (SHDN) - временное отключение преобразователя путем замыкания этого вывода на общий провод. Напряжение на выходе в этом случае понизится до значения, несколько меньшего, чем входное напряжение.

Светодиод HL1 предназначен для индикации аварийного снижения питающего напряжения (ниже 2 В), хотя сам преобразователь способен работать и при более низких значениях входного напряжения (до 1,25 В и ниже).

Дроссель L1 выполняют на кольце К10×6×4,5 из феррита М2000НМ1. Он содержит 28 витков провода ПЭШО 0,5 мм и имеет индуктивность 22 мкГн. Перед намоткой ферритовое кольцо разламывают пополам, предварительно надпилив алмазным надфилем. Затем кольцо склеивают эпоксидным клеем, установив в один из образовавшихся зазоров текстолитовую прокладку толщиной 0,5 мм. Индуктивность полученного таким образом дросселя зависит в большей степени от толщины зазора и в меньшей - от магнитной проницаемости сердечника и числа витков катушки. Если смириться с увеличением уровня электромагнитных помех, то можно использовать дроссель типа ДМ-2,4 индуктивностью 20 мкГн.

Конденсаторы С2 и С5 типа К53 (К53-18), С1 и С4 - керамические (для снижения уровня вьюокочастотных помех), VD1 - диод Шотки (1N5818, 1N5819, SR106, SR160 и др.).