BẬT chip điều khiển Semi-PWM dành cho nguồn điện mạng. Bộ điều khiển PLC là gì và nó hoạt động như thế nào?

·hoặc

Điều chế độ rộng xung(PWM, tiếng Anh) Điều chế độ rộng xung (PWM)) - xấp xỉ tín hiệu mong muốn (đa cấp hoặc liên tục) với tín hiệu nhị phân thực tế (với hai cấp độ - TRÊN/tắt), do đó, trung bình, trong một khoảng thời gian nhất định, giá trị của chúng bằng nhau. Về mặt hình thức, nó có thể được viết như thế này:

Ở đâu x(t) - tín hiệu đầu vào mong muốn trong giới hạn từ t1 trước t2, và ∆ T Tôi- khoảng thời gian Tôi xung điều khiển xung, mỗi xung có biên độ MỘT. ∆T Tôiđược chọn sao cho tổng diện tích (năng lượng) của cả hai đại lượng xấp xỉ bằng nhau trong một khoảng thời gian đủ dài và giá trị trung bình của các đại lượng trong khoảng thời gian đó cũng bằng nhau:

“Mức” được điều khiển thường là các thông số công suất của nhà máy điện, ví dụ như điện áp của bộ biến đổi xung/bộ điều chỉnh điện áp DC/hoặc tốc độ của động cơ điện. Đối với nguồn xung x(t) = bạn hằng sốổn định.

GAI- bộ chuyển đổi độ rộng xung tạo ra tín hiệu xung dựa trên giá trị điện áp điều khiển nhất định. Ưu điểm chính củaPWM là hiệu suất cao của các bộ khuếch đại công suất, điều này đạt được bằng cách chỉ sử dụng chúng ở chế độ chuyển mạch. Điều này làm giảm đáng kể công suất đầu ra trên bộ chuyển đổi nguồn (PC).

Ứng dụng

Trong điều chế độ rộng xung, một chuỗi xung hình chữ nhật định kỳ được sử dụng làm dao động sóng mang và tham số thông tin liên quan đến tín hiệu điều chế rời rạc là khoảng thời gian của các xung này. Một chuỗi tuần hoàn các xung hình chữ nhật có cùng thời lượng có thành phần không đổi, tỷ lệ nghịch với chu kỳ nhiệm vụ của các xung, nghĩa là tỷ lệ thuận với thời lượng của chúng. Bằng cách truyền xung qua bộ lọc thông thấp có tần số cắt thấp hơn đáng kể so với tốc độ lặp lại xung, thành phần không đổi này có thể dễ dàng được cách ly, thu được điện áp không đổi. Nếu thời lượng của các xung khác nhau, bộ lọc thông thấp sẽ giải phóng điện áp thay đổi chậm để theo dõi quy luật thay đổi thời lượng của các xung. Do đó, bằng cách sử dụng xung, bạn có thể tạo một DAC đơn giản: các giá trị mẫu tín hiệu được mã hóa theo thời lượng của các xung và bộ lọc thông thấp chuyển đổi chuỗi xung thành tín hiệu thay đổi mượt mà.

Quỹ Wikimedia. 2010.

Trước đây, để cấp nguồn cho các thiết bị, họ sử dụng một mạch điện có máy biến áp tăng áp (hoặc tăng áp hoặc nhiều cuộn dây), cầu đi-ốt và bộ lọc để làm phẳng các gợn sóng. Để ổn định, các mạch tuyến tính sử dụng bộ ổn định tham số hoặc tích hợp đã được sử dụng. Nhược điểm chính là hiệu suất thấp, trọng lượng và kích thước lớn của các bộ nguồn mạnh.

Tất cả các thiết bị điện gia dụng hiện đại đều sử dụng nguồn điện chuyển mạch (UPS, IPS - điều tương tự). Hầu hết các bộ cấp nguồn này đều sử dụng bộ điều khiểnPWM làm bộ phận điều khiển chính. Trong bài viết này chúng ta sẽ xem xét cấu trúc và mục đích của nó.

Định nghĩa và lợi ích chính

Bộ điều khiển PLC là một thiết bị chứa một số giải pháp mạch để điều khiển các công tắc nguồn. Trong trường hợp này, việc điều khiển diễn ra trên cơ sở thông tin nhận được thông qua các mạch phản hồi về dòng điện hoặc điện áp - điều này là cần thiết để ổn định các tham số đầu ra.

Đôi khi, các bộ tạo xungPWM được gọi là bộ điều khiểnPWM, nhưng chúng không có khả năng kết nối các mạch phản hồi và phù hợp làm bộ điều chỉnh điện áp hơn là cung cấp nguồn điện ổn định cho các thiết bị. Tuy nhiên, trong các tài liệu và cổng Internet, bạn thường có thể tìm thấy những cái tên như “Bộ điều khiểnPWM, trên NE555” hoặc “... trên Arduino” - điều này không hoàn toàn đúng vì những lý do trên, chúng chỉ có thể được sử dụng để điều chỉnh các thông số đầu ra, chứ không phải để ổn định chúng.

Chữ viết tắt "PWM" là viết tắt của điều chế độ rộng xung - đây là một trong những phương pháp điều chế tín hiệu không phải do điện áp đầu ra mà chính xác bằng cách thay đổi độ rộng xung. Kết quả là, tín hiệu mô phỏng được hình thành bằng cách tích hợp các xung sử dụng mạch C hoặc LC, nói cách khác là bằng cách làm mịn.

Kết luận: Bộ điều khiểnPWM là thiết bị điều khiển tín hiệuPWM.

Các đặc điểm chính

Đối với tín hiệuPWM, có thể phân biệt hai đặc điểm chính:

1. Tần số xung - tần số hoạt động của bộ chuyển đổi phụ thuộc vào điều này. Tần số điển hình là trên 20 kHz, trên thực tế là 40-100 kHz.

2. Hệ số nhiệm vụ và chu kỳ nhiệm vụ. Đây là hai đại lượng liền kề đặc trưng cho cùng một thứ. Chu kỳ nhiệm vụ có thể được ký hiệu bằng chữ S và chu kỳ nhiệm vụ là D.

trong đó T là chu kỳ tín hiệu,

Phần thời gian kể từ khoảng thời gian tín hiệu điều khiển được tạo ra ở đầu ra bộ điều khiển luôn nhỏ hơn 1. Chu kỳ nhiệm vụ luôn lớn hơn 1. Ở tần số 100 kHz, chu kỳ tín hiệu là 10 μs và công tắc mở trong 2,5 μs, khi đó chu kỳ nhiệm vụ là 0,25, tính theo phần trăm - 25% và chu kỳ nhiệm vụ là 4.

Điều quan trọng nữa là phải xem xét thiết kế bên trong và mục đích của số lượng khóa được quản lý.

Sự khác biệt so với sơ đồ tổn thất tuyến tính

Như đã đề cập, ưu điểm so với mạch tuyến tính là hiệu suất cao (hơn 80 và hiện tại là 90%). Điều này là do những điều sau đây:

Giả sử điện áp được làm mịn sau cầu diode là 15V, dòng tải là 1A. Bạn cần có nguồn điện 12V ổn định. Trên thực tế, bộ ổn định tuyến tính là điện trở thay đổi giá trị tùy thuộc vào giá trị của điện áp đầu vào để đạt được đầu ra danh định - với độ lệch nhỏ (phân số vôn) khi đầu vào thay đổi (đơn vị và hàng chục vôn).

Như đã biết, điện trở giải phóng năng lượng nhiệt khi có dòng điện chạy qua chúng. Quá trình tương tự xảy ra trên các bộ ổn định tuyến tính. Công suất được phân bổ sẽ bằng:

Ploss=(Uin-Uout)*I

Vì trong ví dụ đang xem xét, dòng tải là 1A, điện áp đầu vào là 15V và điện áp đầu ra là 12V, chúng ta sẽ tính toán tổn thất và hiệu suất của bộ ổn định tuyến tính (KRENK hoặc loại L7812):

Ploss=(15V-12V)*1A = 3V*1A = 3W

Khi đó hiệu suất là:

n=Puseful/Đã tiêu thụ

n=((12V*1A)/(15V*1A))*100%=(12W/15W)*100%=80%

Đặc điểm chính củaPWM là phần tử nguồn, gọi là MOSFET, mở hoàn toàn hoặc đóng hoàn toàn và không có dòng điện chạy qua nó. Do đó, tổn thất hiệu suất chỉ do tổn thất độ dẫn điện

Và chuyển lỗ. Đây là một chủ đề cho một bài viết riêng, vì vậy chúng tôi sẽ không đề cập đến vấn đề này. Ngoài ra, xảy ra tổn thất nguồn điện (đầu vào và đầu ra, nếu nguồn điện được cấp nguồn từ mạng), cũng như trên dây dẫn, phần tử bộ lọc thụ động, v.v.

Cấu trúc chung

Hãy xem xét cấu trúc chung của bộ điều khiển xung trừu tượng. Tôi dùng từ “trừu tượng” vì nhìn chung, chúng đều giống nhau, nhưng chức năng của chúng vẫn có thể khác nhau trong một số giới hạn nhất định và cấu trúc cũng như kết luận cũng sẽ khác nhau tương ứng.

Bên trong bộ điều khiển PLC, giống như bất kỳ IC nào khác, có một tinh thể bán dẫn trên đó đặt một mạch phức tạp. Bộ điều khiển bao gồm các khối chức năng sau:

1. Máy phát xung.

2. Nguồn điện áp tham chiếu. (VÀ ANH)

3. Mạch xử lý tín hiệu phản hồi (OS): bộ khuếch đại lỗi, bộ so sánh.

4. Điều khiển máy phát xung bóng bán dẫn tích hợp, được thiết kế để điều khiển một hoặc nhiều phím nguồn.

Số lượng công tắc nguồn mà bộ điều khiểnPWM có thể điều khiển phụ thuộc vào mục đích của nó. Bộ chuyển đổi flyback đơn giản nhất trong mạch của chúng chứa 1 công tắc nguồn, mạch nửa cầu (đẩy-kéo) - 2 công tắc, mạch cầu - 4.

Việc lựa chọn bộ điều khiển PLC cũng phụ thuộc vào loại phím. Để điều khiển một bóng bán dẫn lưỡng cực, yêu cầu chính là dòng điện điều khiển đầu ra của bộ điều khiển PLC không thấp hơn dòng điện bóng bán dẫn chia cho H21e, để có thể bật tắt đơn giản bằng cách gửi xung đến đế. Trong trường hợp này, hầu hết các bộ điều khiển sẽ làm được.

Trong trường hợp quản lý, có những sắc thái nhất định. Để tắt nhanh, bạn cần xả điện dung cổng. Để thực hiện điều này, mạch đầu ra cổng được tạo thành từ hai phím - một trong số chúng được kết nối với nguồn điện bằng chân IC và điều khiển cổng (bật bóng bán dẫn), và phím thứ hai được lắp giữa đầu ra và mặt đất, khi bạn cần tắt bóng bán dẫn điện - phím đầu tiên đóng lại, phím thứ hai mở ra, đóng màn trập xuống đất và phóng điện.

Hấp dẫn:

Một số bộ điều khiển PLC dành cho nguồn điện năng thấp (lên đến 50 W) không sử dụng công tắc nguồn tích hợp hoặc bên ngoài. Ví dụ - 5l0830R

Nói chung, bộ điều khiển PLC có thể được biểu diễn dưới dạng bộ so sánh, một đầu vào được cung cấp tín hiệu từ mạch phản hồi (FC) và tín hiệu thay đổi răng cưa được cung cấp cho đầu vào thứ hai. Khi tín hiệu răng cưa đạt và vượt quá cường độ tín hiệu OS, một xung sẽ xuất hiện ở đầu ra của bộ so sánh.

Khi tín hiệu ở đầu vào thay đổi, độ rộng xung sẽ thay đổi. Giả sử bạn đã kết nối một người tiêu dùng mạnh mẽ với nguồn điện và điện áp ở đầu ra của nó giảm xuống, thì điện áp của hệ điều hành cũng sẽ giảm. Sau đó, trong hầu hết thời gian, tín hiệu răng cưa sẽ vượt quá tín hiệu phản hồi và độ rộng xung sẽ tăng lên. Tất cả những điều trên được phản ánh ở một mức độ nhất định trong biểu đồ.

Sơ đồ chức năng của bộ điều khiển PLC sử dụng TL494 làm ví dụ; chúng ta sẽ xem xét nó chi tiết hơn sau. Mục đích của các chân và các nút riêng lẻ được mô tả trong tiêu đề phụ sau.

Gim lại công việc được giao

Bộ điều khiển PLC có sẵn trong nhiều gói khác nhau. Họ có thể có từ ba đến 16 kết luận trở lên. Theo đó, tính linh hoạt của việc sử dụng bộ điều khiển phụ thuộc vào số lượng chân, hay đúng hơn là mục đích của chúng. Ví dụ: một vi mạch phổ biến thường có 8 chân và một vi mạch mang tính biểu tượng hơn nữa có TL494- 16 hoặc 24.

Vì vậy, chúng ta hãy xem xét các tên pin điển hình và mục đích của chúng:

GND- cực chung được nối với cực âm của mạch điện hoặc với đất.

Ức(Vc)- Nguồn điện của vi mạch.

Ucc (Vss, Vcc)- Đầu ra để điều khiển công suất. Nếu mất điện thì có khả năng các công tắc nguồn sẽ không mở hoàn toàn và do đó chúng sẽ bắt đầu nóng lên và cháy hết. Đầu ra là cần thiết để vô hiệu hóa bộ điều khiển trong tình huống như vậy.

NGOÀI- đúng như tên gọi, đây là đầu ra của bộ điều khiển. Tín hiệu điều khiển PLC cho các công tắc nguồn được xuất ra ở đây. Chúng tôi đã đề cập ở trên rằng các bộ chuyển đổi có cấu trúc liên kết khác nhau có số lượng khóa khác nhau. Tên của pin có thể khác nhau tùy thuộc vào điều này. Ví dụ, trong bộ điều khiển nửa cầu, nó có thể được gọi tương ứng là HO và LO cho các công tắc cao và thấp. Trong trường hợp này, đầu ra có thể là một đầu hoặc kéo đẩy (với một và hai công tắc) - để điều khiển các bóng bán dẫn hiệu ứng trường (xem phần giải thích ở trên). Nhưng bản thân bộ điều khiển có thể dành cho các mạch chu kỳ đơn và mạch kéo đẩy - với một và hai chân đầu ra tương ứng. Nó quan trọng.

vref- điện áp chuẩn, thường được nối đất thông qua một tụ điện nhỏ (đơn vị microfarad).

ILIM- tín hiệu từ cảm biến hiện tại. Cần thiết để hạn chế dòng điện đầu ra. Kết nối với các mạch phản hồi.

ILIMREF- điện áp kích hoạt của chân ILIM được đặt trên nó

SS- một tín hiệu được tạo ra để khởi động mềm bộ điều khiển. Được thiết kế để chuyển đổi suôn sẻ sang chế độ danh nghĩa. Một tụ điện được lắp đặt giữa nó và dây chung để đảm bảo khởi động trơn tru.

RtCt- thiết bị đầu cuối để kết nối mạch RC định thời, xác định tần số của tín hiệuPWM.

CÁI ĐỒNG HỒ- xung đồng hồ để đồng bộ hóa một số bộ điều khiểnPWM với nhau, sau đó mạch RC chỉ được kết nối với bộ điều khiển chính và các bộ phụ thuộc RT với Vref, bộ phụ thuộc CT được kết nối với bộ điều khiển chung.

CON DỐC là đầu vào so sánh Một điện áp răng cưa được đặt vào nó, chẳng hạn như từ chân Ct. Khi nó vượt quá giá trị điện áp ở đầu ra khuếch đại lỗi, xung tắt sẽ xuất hiện ở OUT - cơ sở để điều chỉnh độ rộng xung.

INV và NONINV- đây là các đầu vào đảo ngược và không đảo ngược của bộ so sánh mà bộ khuếch đại lỗi được tích hợp trên đó. Nói một cách đơn giản: điện áp trên INV càng cao thì xung đầu ra càng dài và ngược lại. Tín hiệu từ bộ chia điện áp trong mạch phản hồi từ đầu ra được kết nối với nó. Sau đó, đầu vào không đảo NONINV được kết nối với dây chung - GND.

EAOUT hoặc đầu ra bộ khuếch đại lỗi Nga. Lỗi đầu ra bộ khuếch đại. Mặc dù thực tế là có lỗi đầu vào bộ khuếch đại và với sự trợ giúp của chúng, về nguyên tắc, bạn có thể điều chỉnh các thông số đầu ra, nhưng bộ điều khiển phản ứng với điều này khá chậm. Do phản ứng chậm, mạch có thể bị kích thích và hỏng. Do đó, tín hiệu được cung cấp từ chân này thông qua các mạch phụ thuộc tần số tới INV. Điều này còn được gọi là hiệu chỉnh tần số bộ khuếch đại lỗi.

Ví dụ về thiết bị thực

Để củng cố thông tin, chúng ta hãy xem xét một số ví dụ về bộ điều khiểnPWM điển hình và các mạch kết nối của chúng. Chúng ta sẽ thực hiện việc này bằng cách sử dụng ví dụ về hai vi mạch:

TL494 (tương tự: KA7500B, KR1114EU4, Sharp IR3M02, UA494, Fujitsu MB3759);

Chúng được sử dụng tích cực. Nhân tiện, những bộ nguồn này có công suất đáng kể (100 W trở lên trên bus 12V). Thường được sử dụng làm nguồn cung cấp năng lượng để chuyển đổi thành nguồn điện trong phòng thí nghiệm hoặc bộ sạc mạnh mẽ đa năng, ví dụ như cho ắc quy ô tô.

TL494 - xem xét

Hãy bắt đầu với con chip thứ 494. Đặc tính kỹ thuật của nó:

Trong ví dụ cụ thể này, bạn có thể thấy hầu hết các phát hiện được mô tả ở trên:

1. Đầu vào không đảo của bộ so sánh lỗi đầu tiên

2. Đảo ngược đầu vào của bộ so sánh lỗi đầu tiên

3. Đầu vào phản hồi

4. Đầu vào điều chỉnh thời gian chết

5. Thiết bị đầu cuối để kết nối tụ điện định thời bên ngoài

6. Đầu ra để kết nối điện trở định thời

7. Chân chung của vi mạch, trừ nguồn điện

8. Cực thu của bóng bán dẫn đầu ra đầu tiên

9. Cực Emitter của Transistor đầu ra thứ nhất

10. Cực phát của bóng bán dẫn đầu ra thứ hai

11. Cực Collector của bóng bán dẫn đầu ra thứ hai

12. Cung cấp điện áp đầu vào

13. Đầu vào lựa chọn chế độ hoạt động một chu kỳ hoặc kéo đẩy của vi mạch

14. Đầu ra tham chiếu 5 volt tích hợp

15. Đảo ngược đầu vào của bộ so sánh lỗi thứ hai

16. Đầu vào không đảo của bộ so sánh lỗi thứ hai

Hình dưới đây cho thấy một ví dụ về nguồn điện máy tính dựa trên chip này.

UC3843 - xem xét

Một loại CPU phổ biến khác là chip 3843 - máy tính và các nguồn điện khác cũng được tích hợp trên nó. Sơ đồ chân của nó nằm ở bên dưới, như bạn thấy, nó chỉ có 8 chân nhưng nó thực hiện các chức năng tương tự như IC trước đó.

Hấp dẫn:

Có UC3843 trong hộp 14 chân, nhưng chúng ít phổ biến hơn nhiều. Hãy chú ý đến các dấu hiệu - các chân bổ sung bị trùng lặp hoặc không được sử dụng (NC).

Hãy giải mã mục đích của kết luận:

1. Đầu vào bộ so sánh (bộ khuếch đại lỗi).

2. Đầu vào điện áp phản hồi. Điện áp này được so sánh với điện áp tham chiếu bên trong IC.

3. Cảm biến hiện tại. Nó được kết nối với một điện trở nằm giữa bóng bán dẫn điện và dây chung. Cần thiết để bảo vệ quá tải.

4. Mạch RC định thời gian. Với sự trợ giúp của nó, tần số hoạt động của IC được thiết lập.

6. Thoát ra. Điện áp điều khiển. Được kết nối với cổng của bóng bán dẫn, đây là giai đoạn đầu ra kéo đẩy để điều khiển bộ chuyển đổi một đầu (một bóng bán dẫn), có thể xem trong hình bên dưới.

Các loại Buck, Boost và Buck-Boost.

Có lẽ một trong những ví dụ thành công nhất sẽ là vi mạch LM2596 được sử dụng rộng rãi, trên cơ sở đó bạn có thể tìm thấy rất nhiều bộ chuyển đổi trên thị trường, như minh họa bên dưới.

Một vi mạch như vậy chứa tất cả các giải pháp kỹ thuật được mô tả ở trên, đồng thời, thay vì giai đoạn đầu ra trên các công tắc công suất thấp, nó có một công tắc nguồn tích hợp có khả năng chịu được dòng điện lên đến 3A. Cấu trúc bên trong của bộ chuyển đổi như vậy được hiển thị dưới đây.

Bạn có thể chắc chắn rằng về bản chất không có sự khác biệt đặc biệt nào so với những gì được thảo luận trong đó.

Nhưng đây là một ví dụ về một bộ điều khiển như vậy, như bạn có thể thấy, không có công tắc nguồn mà chỉ có một vi mạch 5L0380R có bốn chân. Theo đó, trong một số nhiệm vụ nhất định, mạch điện phức tạp và tính linh hoạt của TL494 đơn giản là không cần thiết. Điều này đúng với các nguồn điện năng thấp, nơi không có yêu cầu đặc biệt về tiếng ồn và nhiễu, đồng thời có thể triệt tiêu gợn sóng đầu ra bằng bộ lọc LC. Đây là nguồn cung cấp năng lượng cho dải đèn LED, máy tính xách tay, đầu DVD, v.v.

Phần kết luận

Ở đầu bài viết đã nói bộ điều khiển PLC là thiết bị mô phỏng giá trị điện áp trung bình bằng cách thay đổi độ rộng xung dựa trên tín hiệu từ mạch phản hồi. Tôi lưu ý rằng tên và phân loại của mỗi tác giả thường khác nhau; đôi khi bộ điều khiểnPWM được gọi là bộ điều chỉnh điện ápPWM đơn giản và họ vi mạch điện tử được mô tả trong bài viết này được gọi là “Hệ thống con tích hợp cho các bộ chuyển đổi ổn định xung”. Bản chất cái tên không thay đổi nhưng lại nảy sinh tranh chấp, hiểu lầm.

Đối với một người bình thường không tìm hiểu sâu về điện tử, việc chuyển đổi tất cả các thiết bị cung cấp điện từ tuyến tính sang xung là vô hình. Đó là bộ nguồn chuyển mạch (SMPS) được lắp đặt trong tất cả các thiết bị hiện đại. Lý do chính để chuyển sang loại bộ chuyển đổi điện áp này là để giảm kích thước. Vì luôn luôn, kể từ khi bắt đầu xuất hiện và phát minh, các thiết bị điện tử luôn yêu cầu giảm kích thước liên tục. Hình vẽ cho thấy, để so sánh, kích thước của nguồn dòng điện một chiều thông thường và xung. Sự khác biệt về kích thước có thể nhìn thấy bằng mắt thường.

Nguyên lý hoạt động của SMPS và thiết kế của nó

Bộ nguồn chuyển mạch là một thiết bị hoạt động theo nguyên lý biến tần, nghĩa là trước tiên nó chuyển đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều, sau đó lại chuyển đổi thành điện áp xoay chiều có tần số mong muốn. Cuối cùng, giai đoạn cuối cùng của bộ chuyển đổi vẫn dựa trên việc chỉnh lưu điện áp, vì hầu hết các thiết bị vẫn hoạt động ở mức điện áp DC giảm. Bản chất của việc giảm kích thước của các thiết bị cấp nguồn và chuyển đổi này là dựa trên hoạt động của máy biến áp. Thực tế là máy biến áp không thể hoạt động với điện áp không đổi. Nói một cách đơn giản, EMF (điện động lực) sẽ không được tạo ra ở đầu ra của cuộn thứ cấp khi dòng điện một chiều được cung cấp cho cuộn sơ cấp. Để điện áp xuất hiện trên cuộn thứ cấp thì nó phải thay đổi về hướng hoặc độ lớn. Điện áp xoay chiều có đặc tính này, dòng điện trong nó thay đổi hướng và cường độ với tần số 50 Hz. Tuy nhiên, để giảm kích thước của bản thân nguồn điện và theo đó, máy biến áp, cơ sở của cách ly điện, cần phải tăng tần số của điện áp đầu vào.

Đồng thời, máy biến áp xung, không giống như máy biến áp tuyến tính thông thường, có lõi ferit của mạch từ chứ không phải lõi thép làm từ các tấm. Và các bộ nguồn hiện đại hoạt động theo nguyên tắc này bao gồm:

1. chỉnh lưu điện áp lưới;
2. một bộ tạo xung hoạt động trên cơ sở điều chế độ rộng xung (điều chế độ rộng xung) hoặc bộ kích hoạt Schmitt;
3. Bộ chuyển đổi điện áp ổn định DC.

Sau bộ chỉnh lưu điện áp nguồn, một bộ tạo xung sử dụng xung điện sẽ tạo ra điện áp xoay chiều có tần số khoảng 20–80 kHz. Chính việc tăng từ 50 Hz lên hàng chục kHz này đã giúp giảm đáng kể cả kích thước và trọng lượng của nguồn điện. Tuy nhiên, dải trên có thể lớn hơn, khi đó thiết bị sẽ tạo ra nhiễu tần số cao, ảnh hưởng đến hoạt động của thiết bị tần số vô tuyến. Khi chọn tính năng ổn định cho xung điện xung, bắt buộc phải tính đến các sóng hài cao hơn của dòng điện.

Ngay cả khi hoạt động ở những tần số này, các thiết bị xung này vẫn tạo ra tiếng ồn tần số cao. Và càng có nhiều chúng trong một phòng hoặc trong một không gian kín thì càng có nhiều tần số vô tuyến. Để hấp thụ những ảnh hưởng và nhiễu tiêu cực này, các bộ lọc khử tiếng ồn đặc biệt được lắp đặt ở đầu vào và đầu ra của thiết bị.

Đây là một ví dụ rõ ràng về nguồn điện chuyển mạch hiện đại được sử dụng trong máy tính cá nhân.

A - bộ chỉnh lưu đầu vào. Mạch nửa cầu và toàn cầu có thể được sử dụng. Dưới đây là bộ lọc đầu vào có độ tự cảm;
B - tụ điện làm mịn đầu vào có công suất khá lớn. Bên phải là tản nhiệt cho bóng bán dẫn điện áp cao;
C - biến áp xung. Một bộ tản nhiệt cho điốt điện áp thấp được gắn ở bên phải;
D - cuộn lọc đầu ra, nghĩa là cuộn cảm ổn định nhóm;
E - tụ lọc đầu ra.
Cuộn dây và tụ điện lớn màu vàng bên dưới E là thành phần của bộ lọc đầu vào bổ sung được gắn trực tiếp trên đầu nối nguồn chứ không phải là một phần của bảng mạch chính.

Nếu một người nghiệp dư về radio tự mình phát minh ra một mạch điện, anh ta phải xem sách tham khảo về các bộ phận của radio. Sách tham khảo là nguồn thông tin chính trong trường hợp này.

Bộ nguồn chuyển mạch Flyback

Đây là một trong những loại bộ nguồn chuyển mạch có khả năng cách ly điện cho cả mạch sơ cấp và thứ cấp. Loại bộ chuyển đổi này ngay lập tức được phát minh, được cấp bằng sáng chế vào năm 1851 và phiên bản cải tiến của nó được sử dụng trong hệ thống đánh lửa cũng như quét ngang của tivi và màn hình, để cung cấp năng lượng điện áp cao cho cực dương thứ cấp của máy soi kinescope.

Bộ phận chính của bộ nguồn này cũng là máy biến áp hoặc có thể là cuộn cảm. Có hai giai đoạn trong công việc của nó:

1. Tích lũy năng lượng điện từ mạng hoặc từ nguồn khác;
2. Đầu ra năng lượng tích lũy cho các mạch thứ cấp của nửa cầu.

Khi mạch sơ cấp đóng mở sẽ xuất hiện dòng điện trong mạch thứ cấp. Vai trò của phím ngắt kết nối thường được thực hiện bởi bóng bán dẫn. Để tìm hiểu các thông số mà bạn phải sử dụng sách tham khảo. Bóng bán dẫn này thường được điều khiển bởi bóng bán dẫn hiệu ứng trường sử dụng bộ điều khiểnPWM.

Điều khiển bộ điều khiểnPWM

Việc chuyển đổi điện áp nguồn đã qua giai đoạn chỉnh lưu thành các xung hình chữ nhật được thực hiện theo một số chu kỳ. Thời gian tắt và bật của bóng bán dẫn này được thực hiện bằng vi mạch. Bộ điều khiển PLC của các phím này là thành phần điều khiển hoạt động chính của mạch. Trong trường hợp này, cả nguồn điện chuyển tiếp và nguồn flyback đều có máy biến áp, sau đó quá trình chỉnh lưu lại diễn ra.

Để đảm bảo rằng điện áp đầu ra trong SMPS không giảm khi tải tăng, một vòng phản hồi đã được phát triển được lắp trực tiếp vào bộ điều khiểnPWM. Kết nối này giúp ổn định hoàn toàn điện áp đầu ra được điều khiển bằng cách thay đổi chu kỳ hoạt động của các xung. Bộ điều khiển hoạt động trên cơ chế điều chếPWM cung cấp nhiều mức thay đổi điện áp đầu ra.

Các vi mạch để chuyển đổi nguồn điện có thể được sản xuất trong nước hoặc nước ngoài. Ví dụ: NCP 1252 là bộ điều khiểnPWM có khả năng điều khiển dòng điện và được thiết kế để tạo ra cả hai loại bộ chuyển đổi xung. Máy phát xung chính của thương hiệu này đã chứng tỏ mình là thiết bị đáng tin cậy. Bộ điều khiển NCP 1252 có tất cả các tính năng chất lượng để tạo ra nguồn điện đáng tin cậy và tiết kiệm chi phí. Bộ nguồn chuyển mạch dựa trên vi mạch này được sử dụng trong nhiều thương hiệu máy tính, tivi, bộ khuếch đại, hệ thống âm thanh nổi, v.v. Bằng cách xem trong sách tham khảo, bạn có thể tìm thấy tất cả thông tin cần thiết và chi tiết về tất cả các thông số hoạt động của nó.

Ưu điểm của việc chuyển đổi nguồn điện so với nguồn tuyến tính

Bộ nguồn dựa trên chuyển mạch mang lại một số lợi thế giúp phân biệt chúng về mặt chất lượng với các bộ nguồn tuyến tính. Dưới đây là những cái chính:

1. Giảm đáng kể kích thước và trọng lượng của thiết bị;
2. Giảm lượng kim loại màu đắt tiền, chẳng hạn như đồng, được sử dụng trong sản xuất;
3. Không có vấn đề gì khi xảy ra đoản mạch, điều này chủ yếu áp dụng cho các thiết bị flyback;
4. Khả năng điều chỉnh trơn tru tuyệt vời điện áp đầu ra cũng như sự ổn định của nó bằng cách đưa phản hồi vào bộ điều khiểnPWM;
5. Chỉ số hiệu quả cao.

Tuy nhiên, giống như mọi thứ trên thế giới này, khối xung đều có nhược điểm:

1. Sự phát ra nhiễu có thể xuất hiện do mạch khử nhiễu bị lỗi, thường gặp nhất là do tụ điện bị khô;
2. Hoạt động không mong muốn khi không tải;
3. Một mạch phức tạp hơn sử dụng số lượng bộ phận lớn hơn để tìm ra các mạch tương tự cần có sách tham khảo.

Việc sử dụng nguồn điện dựa trên điều chế tần số cao (xung) trong thiết bị điện tử hiện đại, cả trong đời sống hàng ngày và trong sản xuất, đã ảnh hưởng đáng kể đến sự phát triển của tất cả các thiết bị điện tử. Họ đã loại bỏ các nguồn lỗi thời được xây dựng trên mạch tuyến tính truyền thống khỏi thị trường từ lâu và sẽ chỉ cải thiện trong tương lai. Bộ điều khiển PLC là trái tim của thiết bị này và sự phát triển về chức năng cũng như đặc tính kỹ thuật của chúng không ngừng được cải thiện.

Video về hoạt động của nguồn điện chuyển mạch

Cho đến nay, khoảng 14 cấu trúc liên kết khác nhau của nguồn điện chuyển mạch đã được phát triển (Bảng 1). Mỗi loại có những thuộc tính riêng cho phép nó được sử dụng để giải quyết một loạt vấn đề cụ thể.

Bảng 1. Cấu trúc liên kết mạch cơ bản được sử dụng trong việc xây dựng các bộ nguồn chuyển mạch

Cấu trúc liên kết	Cơ chế	Quyền lực, W	Khu vực ứng dụng	Đặc điểm
Bay về (bay về)		lên tới 300	Nguồn điện cho thiết bị gia dụng (TV, DVD, v.v.), bộ sạc mạnh mẽ và nguồn điện bên ngoài.	Mạch đơn giản, chi phí thấp
Thẳng về phía trước (chuyển tiếp)		lên tới 300	Bộ nguồn cho thiết bị gia dụng (TV, DVD, v.v.), bộ sạc mạnh mẽ, bộ nguồn bên ngoài và tích hợp.	Giảm tiếng ồn, tăng hiệu suất ở điện áp đầu ra thấp
cộng hưởng (cộng hưởng)		lên tới 300	Nguồn điện cho các thiết bị gia dụng (TV, DVD, v.v.)	Tần số hoạt động cao và kết quả là kích thước nhỏ, dễ dàng lọc nhiễu
kéo đẩy (đẩy-kéo)		100…5000	Nguồn điện bên ngoài và tích hợp cho thiết bị gia dụng, công nghiệp và ô tô	Giảm mức độ nhiễu
Cầu nửa chừng (Cầu nửa chừng)		100…1000	Nguồn điện bên ngoài và tích hợp (ví dụ: máy tính)	Kích thước nhỏ Giảm mức độ nhiễu
Mostovoy (cây cầu đầy đủ)		100…3000	Nguồn điện, bộ sạc liên tục	Tăng hiệu quả

Ngày nay, “trái tim” của hầu hết mọi bộ nguồn chuyển mạch biến áp công suất trung bình và cao cấp hiện đại đều là một IC chuyên dụng điều khiển hoạt động của bóng bán dẫn/bóng bán dẫn điện bên ngoài. Phần lớn các nguồn như vậy sử dụng một số chế độ điều khiển cho hoạt động của bóng bán dẫn điện: độ rộng xung (PWM), tần số xung (FPM), bán cộng hưởng (QR). Ngoài ra, để tăng hiệu quả, chế độ hỗn hợp thường được sử dụng: chế độ PFM hoặc chế độ bán cộng hưởng ở công suất đầu ra thấp và chế độ PLC ở công suất trung bình và cao.

Nhiệm vụ và chức năng của bộ điều khiểnPWM được giảm bớt không chỉ ở việc điều khiển các bóng bán dẫn nguồn bên ngoài và duy trì điện áp đầu ra ở mức yêu cầu với một lỗi nhất định. Trên thực tế, danh sách các chức năng này nhất thiết phải bao gồm:

giám sát trạng thái của các bóng bán dẫn chính (hạn chế dòng điện và chu kỳ hoạt động của các xung điều khiển);

khởi động êm ái sau khi cấp nguồn (khởi động mềm);

kiểm soát mức điện áp đầu vào cũng như mức “giảm” và “tăng” của nó;

bảo vệ chống đánh thủng máy biến áp điện và mạch đầu ra của bộ chỉnh lưu đầu ra;

điều khiển nhiệt độ của chính bộ điều khiển (ít thường xuyên hơn các bóng bán dẫn điện).

Thông thường, tất cả các bộ điều khiển PLC do STMicroelectronics sản xuất (Bảng 2) có thể được chia thành ba nhóm: điều khiển điện áp, điều khiển dòng điện và điều khiển hỗn hợp.

Ban 2. Tóm tắt đặc điểm và thông số của bộ điều khiển PLC STMicroelectronics

SG2525A/SG3524/SG3525A- một loạt bộ điều khiểnPWM điều khiển bằng điện áp (Hình 1) với tần số chuyển đổi cố định, được thiết kế đặc biệt để xây dựng bất kỳ loại nguồn điện chuyển mạch nào (theo tuyên bố của nhà sản xuất) và cho phép giảm số lượng thành phần bên ngoài cần thiết đến mức tối thiểu .

Cơm. 1.

Điều này trở nên khả thi nhờ sự hiện diện của nguồn điện tham chiếu tích hợp (+5,1 V ± 1%), khả năng kiểm soát tần số hoạt động của mạch RC bên ngoài, khoảng thời gian “chết” - với một mạch bên ngoài. điện trở, khoảng thời gian khởi động mềm - với một tụ điện bên ngoài (chân SOFT-Start), trình điều khiển tích hợp (± 200 mA) để điều khiển các bóng bán dẫn nguồn bên ngoài hoặc máy biến áp công suất thấp bên ngoài. Ngoài tất cả những điều trên, IC còn cung cấp khả năng đồng bộ hóa nhiều nguồn từ một tín hiệu đồng hồ bên ngoài (chân SYNC) và bảo vệ dòng điện của các bóng bán dẫn nguồn bên ngoài (chân SHUTDOWN). Phạm vi ứng dụng - hầu hết mọi bộ chuyển đổi DC/DC có công suất thấp và trung bình (Hình 2 và Hình 3).

Cơm. 2.

Cơm. 3.

UC2842B/3B/4B/5B và UC3842B/3B/4B/5B — một loạt bộ điều khiểnPWM cỡ nhỏ phổ biến với tần số chuyển đổi và điều khiển dòng điện cố định, được đặt trong các gói SO và MiniDIP 8 chân (Hình 4).

Cơm. 4.

Mặc dù đã được sản xuất khoảng 10 năm nhưng nó vẫn là một trong những dòng phổ biến nhất, chủ yếu là do chi phí thấp và độ tin cậy cao, một phần là do dễ thực hiện. Được thiết kế để xây dựng các bộ chuyển đổi DC/DC một đầu có điện áp đầu vào lên đến 8,2…30 V. Sự hiện diện của máy phát RC (tần số hoạt động lên tới 500 kHz), trình điều khiển mạnh mẽ tích hợp (± 200 mA) để điều khiển bộ điều khiển bên ngoài bóng bán dẫn hiệu ứng trường hoặc lưỡng cực, nguồn tham chiếu ổn định nhiệt tích hợp +5 V ± 1% cho phép xây dựng các bộ nguồn flyback dựa trên IC của dòng này với bộ chức năng bảo vệ cần thiết - bảo vệ quá áp đầu vào, bảo vệ dòng điện của một bóng bán dẫn điện bên ngoài, bảo vệ nhiệt độ của IC. Để loại bỏ hoạt động sai của bộ so sánh dòng điện tích hợp (Current Sense) do nhiễu có thể xảy ra khi chuyển đổi bóng bán dẫn nguồn bên ngoài, cái gọi là chế độ chặn bộ so sánh (Leading Edge Blanking) trong một thời gian cố định (khoảng 100 ns) kể từ thời điểm bóng bán dẫn chuyển mạch (Hình 5).

Cơm. 5.

Tính năng của bộ truyện — điều khiển dòng điện của một bóng bán dẫn điện bên ngoài, giúp loại trừ các mạch phản hồi cách ly điện (bộ ghép quang) bổ sung khỏi mạch, điều này có thể làm giảm đáng kể kích thước và chi phí của bộ chuyển đổi DC/DC cuối cùng. Ngoài ra, khi xây dựng các bộ chuyển đổi công suất thấp (đến 3 W), có thể loại bỏ bóng bán dẫn điện bên ngoài và sử dụng trình điều khiển đầu ra tích hợp thay thế.

L5991/L5991A - một loạt bộ điều khiển PLC có điều khiển dòng điện, tần số hoạt động cao (lên đến 1 MHz) và chức năng nâng cao (Hình 6).

Cơm. 6.

Các tính năng đặc biệt của IC thuộc dòng này bao gồm: trình điều khiển mạnh mẽ với dòng điện đầu ra lên tới 1 A để điều khiển bóng bán dẫn hiệu ứng trường mạnh, khởi động mềm có thể lập trình, khả năng đồng bộ hóa cả đầu vào (Slave) và đầu ra (Master) , đầu vào tắt máy với mức tiêu thụ dòng điện giảm xuống còn 120 µA, khả năng giới hạn chu kỳ làm việc tối đa bằng các mạch RC bên ngoài, sự hiện diện của chế độ Chờ giúp tăng hiệu quả (làm việc với ít hoặc không tải). Dòng sản phẩm này được tạo ra để xây dựng các bộ chuyển đổi DC/DC flyback mạnh mẽ.

Để loại bỏ hoạt động sai của bộ so sánh dòng điện tích hợp (Current Sense) do nhiễu có thể xảy ra khi chuyển đổi bóng bán dẫn nguồn bên ngoài, cái gọi là chế độ chặn bộ so sánh (Leading Edge Blanking) trong một thời gian cố định (khoảng 100 ns) kể từ thời điểm bóng bán dẫn chuyển mạch (Hình 7).

Cơm. 7.

L6566A/L6566B/L6668 — một loạt bộ điều khiểnPWM đa chức năng, được thiết kế đặc biệt để hoạt động như một bộ phận của bộ chuyển đổi điện áp xung flyback công suất trung bình và cao (Hình 7). Đặc điểm nổi bật của IC: hai chế độ hoạt động có thể lựa chọn - chế độ tần số cố định (Tần số cố định - FF) và chế độ bán cộng hưởng (Quasi-cộng hưởng - QR). Tần số hoạt động ở chế độ tần số cố định, được xác định bởi định mức của mạch RC bên ngoài. Một đầu vào FMOD bổ sung cho phép hoạt động ở chế độ điều chế tần số, giúp giảm nhiễu từ nguồn. IC có nguồn điện đầu vào điện áp cao tích hợp để khởi động ban đầu.

Riêng biệt, cần lưu ý các tính năng hoạt động của IC ở chế độ gần như cộng hưởng, trong đó nguồn hoạt động ở chế độ dòng điện liên tục và không liên tục. Với mục đích này, một cuộn dây bổ sung phải được cung cấp trong máy biến áp nguồn, được thiết kế để xác định chính xác thời điểm mở bóng bán dẫn điện. Ở chế độ này, bộ chuyển đổi đạt được hiệu suất tối đa: ở mức tải thấp, tần số hoạt động thấp và tổn thất trên bóng bán dẫn điện là tối thiểu. Ở mức tải trung bình và nặng, tần số hoạt động tăng đến tần số cài đặt được xác định bởi mạch RC bên ngoài.

L6566A/L6566B/L6668 chủ yếu nhằm mục đích sử dụng như một phần của bộ chuyển đổi AC/DC đơn và đa kênh có công suất trung bình và cao (Hình 8). Các ứng dụng chính là nguồn điện ngoài cho máy tính xách tay, thiết bị gia dụng, nguồn điện tích hợp cho thiết bị công nghiệp, v.v.

Cơm. số 8.

Phần kết luận

Ngày nay, dòng bộ điều khiển PLC của STMicroelectronics đã tự tin và chắc chắn chiếm lĩnh một vị trí thích hợp trong số các nguồn cung cấp năng lượng chuyển mạch rẻ tiền, đáng tin cậy, đa chức năng, đồng thời dễ sử dụng ở mức công suất thấp, trung bình và cao. Phần lớn, chúng có thể được tìm thấy cả trong các thiết bị gia dụng thông thường (máy tính, máy tính xách tay, đầu DVD, TV và màn hình LCD, v.v.) và trong các thiết bị công nghiệp và y tế phức tạp. Một trong những lý do cho điều này là do giá rất thấp với chức năng cao trong các gói SO và DIP 8 và 16 chân cỡ nhỏ, độ tin cậy cao với vòng đời kéo dài (theo kinh nghiệm của nhiều nhà phát triển). Sự phổ biến rộng rãi của một số dòng sản phẩm, đã tồn tại hơn mười năm, mang lại sự đảm bảo nhất định cho các nhà sản xuất bộ nguồn rằng bộ điều khiển PLC của STMicroelectronics sẽ không bị ngừng sản xuất trong nhiều năm tới.

Lấy thông tin kỹ thuật, đặt hàng mẫu, giao hàng -
e-mail:

TI công bố DSP mới

Mô hình hóa hệ thống và triển khai thuật toán ban đầu trong hầu hết các trường hợp đều dựa trên số học dấu phẩy động. Sau đó, thuật toán gỡ lỗi được tải vào bộ vi điều khiển hoặc bộ xử lý tín hiệu số điểm cố định. Bộ xử lý dấu phẩy động chỉ được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác và hiệu suất cao, trong đó chi phí của thiết bị cuối không quá quan trọng.

Đối với các ứng dụng như vậy, Texas Instruments đã phát hành bộ xử lý tín hiệu số dấu phẩy động TMS320F28335, TMS320F28334, TMS320F28332. Nhưng, như trước đây, cô không dừng lại ở đó. Có các DSP điểm cố định TMS320F2823x mới tương thích với phần mềm và phần cứng với bộ xử lý dấu phẩy động TMS320F2833x.

Giờ đây, người dùng có thể mô phỏng hệ thống, gỡ lỗi hệ thống trên nền tảng dấu phẩy động (TMS320F2833x), sau đó chỉ cần biên dịch lại mã chương trình kết quả theo TMS320F2823x, nhờ đó giảm thời gian phát triển (thời gian tải ứng dụng lên nền tảng điểm cố định) ) và giá thành của thiết bị cuối cùng.

Việc sản xuất nối tiếp TMS320F2823x và TMS320F2833x sẽ bắt đầu vào quý 2 năm 2008.

TI tiết lộ chi tiết về công nghệ xử lý 45nm của mình

Texas Instruments (TI) đã sẵn sàng sản xuất hàng loạt chip 45 nanomet đầu tiên của mình. Việc chuyển đổi sang tiêu chuẩn 45 nm được cho là đã giảm mức tiêu thụ điện năng của chip tới 63% và tăng hiệu suất lên 55% so với sản phẩm 65 nm

TI hiện đang gửi các mẫu đánh giá của bộ xử lý 45nm đầu tiên cho các thiết bị 3,5G. Trong quá trình sản xuất sản phẩm mới, silicon căng, in thạch bản ngâm và chất điện môi có hằng số điện môi cực thấp (K cực thấp) được sử dụng.

Bộ xử lý này sẽ cho phép sản xuất các thiết bị nhỏ gọn và nhẹ hơn cho mạng 3,5G.

Giới thiệu về ST Vi Điện Tử

Trong thập kỷ qua, chúng ta đã chứng kiến ​​tốc độ phát triển nhanh chóng của các thiết bị điện tử. Cùng với đó, yêu cầu về thiết bị cấp nguồn cũng ngày càng cao. Bộ điều chỉnh điện áp tuyến tính có hiệu suất thấp và không phải lúc nào cũng đáp ứng được yêu cầu cho thiết bị. Ngày nay, mạch chỉnh lưu đồng bộ đã trở nên phổ biến. Phạm vi IC được sản xuất bởi các nhà sản xuất khác nhau là rất lớn. Bài viết này sẽ thảo luận về các tính năng của việc sử dụng bộ chuyển mạch đồng bộ trong bộ chỉnh lưu đồng bộ và sẽ xem xét một số loại bộ điều khiểnPWM của Bộ chỉnh lưu quốc tế.

Mạch chỉnh lưu đồng bộ đã được phát triển từ rất lâu. Để chế tạo nó, các bóng bán dẫn hiệu ứng trường kênh n thông thường được sử dụng, chỉ chúng hoạt động trong các nguồn điện có điện áp đầu ra thấp và thay thế điốt chỉnh lưu. Điện áp nguồn thoát của các bóng bán dẫn như vậy thường nhỏ, nhưng điện dung giữa nguồn thoát và cống cổng là rất, rất đáng kể. Một đặc điểm đặc trưng trong hoạt động của các bóng bán dẫn hiệu ứng trường như bộ chỉnh lưu đồng bộ là hoạt động của chúng ở góc phần tư thứ tư của đặc tính dòng điện-điện áp, nghĩa là dòng điện chạy qua chúng theo hướng ngược lại - từ nguồn đến cực máng. Trong bộ lễ phục. Hình 1 thể hiện sơ đồ cấu tạo của bộ chỉnh lưu đồng bộ.

Hình 1 Sơ đồ nguyên lý của bộ chỉnh lưu đồng bộ

Hình 2 Sơ đồ khối các loại thiết bị thi công bộ điều chỉnh đồng bộ do International Rectifier sản xuất

Yêu cầu lựa chọn các phần tử mạch khi thi công bộ chỉnh lưu đồng bộ như sau:

Để tóm tắt việc lựa chọn các phần tử, chúng tôi lưu ý rằng khi chọn bóng bán dẫn, công ty khuyến nghị các nhà phát triển nên chọn các công tắc đồng bộ có giá trị điện trở tối thiểu. Đối với công tắc chuyển mạch, cần chọn một bóng bán dẫn có giá trị điện tích cổng tối thiểu.

Bộ chỉnh lưu quốc tế cung cấp nhiều loại IC điều khiển PLC với các chức năng khác nhau (xem Hình 2). Nhóm bộ điều chỉnh đồng bộ xung bao gồm các cụm tích hợp trong các gói nguyên khối (SupIRBuck, IPower) và bộ điều khiển PLC không có công tắc bên trong. Trong trường hợp đầu tiên, các tổ hợp kênh đôi được thể hiện bằng các mạch tích hợp nguyên khối và bộ điều khiểnPWM có hoặc không có bộ chuyển đổi tham chiếu tuyến tính bên trong. Các hệ thống nhiều pha được đại diện bởi các IC thuộc dòng X-Phase và I-Power.

Mạch tích hợp bộ điều khiển PLC đồng bộ IR3651SPBF được thiết kế cho các bộ chuyển đổi DC/DC hạ áp đồng bộ hiệu suất cao với điện áp đầu vào lên đến 150 V. Tần số hoạt động có thể lập trình trong phạm vi lên tới 400 kHz cho phép sử dụng chip trong các bộ nguồn cho viễn thông thiết bị và trạm cơ sở, máy chủ mạng, ứng dụng ô tô và công nghiệp. Khi sử dụng chip trong các thiết bị có công suất thấp, mức điện áp đầu ra có thể được điều chỉnh chính xác nhờ nguồn điện áp tham chiếu tích hợp (1,25 V). IC điều khiển RGB IR3651S kết hợp với một cặp bóng bán dẫn DirectFET mang lại hiệu suất chuyển đổi trên 88% ở điện áp nguồn 48V và điện áp đầu ra 3,3V ở dòng điện 6A mà không cần sử dụng tản nhiệt hoặc luồng khí. Một ưu điểm khác của IC này so với các IC tương tự trên thị trường hiện nay là điện áp cung cấp tối đa tăng lên. IC được thiết kế sử dụng công nghệ HVIC 160V. Điều này cho phép bạn tăng các thông số độ tin cậy của toàn bộ quá trình phát triển. IC điều khiển RGB IR3651S được thiết kế để điều khiển hai MOSFET kênh N bên ngoài ở dòng điện lên đến 25 A và có một số tùy chọn bảo vệ: khởi động mềm có thể lập trình, bảo vệ dòng điện và khóa điện áp thấp. IC còn có chức năng đồng bộ hóa để phối hợp hoạt động trên một pha chung. Do đó, con chip này có thể được sử dụng cho cả bộ chuyển đổi DC/DC không cách ly công suất thấp (dưới 60 W) của thiết bị mạng và cho các giai đoạn điều chỉnh trước công suất cao (hơn 200 W) trong các bộ chuyển đổi cách ly được kiểm soát. Trong bộ lễ phục. Hình 3 thể hiện sơ đồ kết nối của IC IR3651S.

Hình 3 Sơ đồ kết nối của bộ điều khiển IR3651S

Mạch điều khiểnPWM 3 pha cho bộ chuyển đổi DC-DC đồng bộ IR3094MPbF, cùng với việc sử dụng bóng bán dẫn MOSFET trong gói DirectFET, cho phép giảm kích thước bo mạch xuống 40% so với các loại tương tự ngày nay. Kích thước nhỏ của bộ điều khiển IR3094 lý tưởng để xây dựng các bộ chuyển đổi đồng bộ nhỏ gọn cho các hệ thống mật độ cao. Thông thường, các giải pháp cho bộ chuyển đổi đồng bộ có ba điện áp đầu ra yêu cầu 14 phần tử: 3 bộ điều khiển, 6 công tắc, 3 cuộn cảm, các bộ phận cung cấp khả năng kích hoạt bên ngoài và các bộ phận phản hồi. Bộ chuyển đổi được lắp ráp bằng bộ điều khiển IR3094 và bóng bán dẫn MOSFET trong gói DirectFET, IRF6637 và IRF6678 giảm số lượng phần tử bộ chuyển đổi xuống còn 7 đơn vị.

Ba cặp bóng bán dẫn DirectFET có thể được đặt gần IR3094, tạo ra giải pháp giảm thiểu kích thước gói và PCB. Trình điều khiển công suất cao tích hợp của IR3094, kết hợp với một cặp bóng bán dẫn DirectFET trong mỗi pha, tạo ra giải pháp điều khiển công suất mật độ dòng điện cao cho bộ chuyển đổi POL (điểm-tải). Bộ điều khiển IR3094M được thiết kế cho các ứng dụng yêu cầu điện áp cung cấp từ 0,85 đến 5,1 V. Nó được đặt trong một gói MLPQ 7 mm nhỏ gọn? 7 mm và chứa trình điều khiển phím 3 A tích hợp, nguồn điện áp tham chiếu 1%, cài đặt điện áp đầu ra cho từng pha, tần số chuyển đổi có thể lập trình lên tới 540 kHz.

Bộ điều khiển cung cấp các loại bảo vệ sau:

• lập trình khởi động mềm;
• bảo vệ ngắn mạch dưới dạng dòng điện giật ở đầu ra của mỗi pha;
• bảo vệ quá áp;
• đầu ra cho biết trạng thái hiện tại của bộ điều khiển - “nguồn tốt”.

Kết hợp với loại bộ điều khiển này, nên sử dụng bóng bán dẫn IRF6678, đây là MOSFET đồng bộ lý tưởng có giá trị điện trở thấp 1,7 mOhm -10 V. Bóng bán dẫn IRF6637 có giá trị điện tích cổng thấp (4 nC) và ít bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng Miller hơn, điện trở tiếp giáp là 5,7 mOhm ở 10 V.

Để đạt được điện áp đầu ra chính xác với sai số 1%, International Rectifier sản xuất IC IR3637. Nó được sử dụng khi cần có điện áp cung cấp chất lượng cao. IC này cho phép người dùng hoạt động trong dải điện áp đầu vào từ 4,5 đến 16 V. Ưu điểm chính của bộ điều khiển PLC này là thiết kế đơn giản hóa và tăng độ gọn nhẹ của bộ chuyển đổi DC-DC. IC được đặt trong gói SO-8 nhỏ gọn và có các biện pháp bảo vệ như bảo vệ ngắn mạch, khóa điện áp thấp và chức năng khởi động mềm với lập trình bên ngoài.

Bộ điều khiển cung cấp chu kỳ nhiệm vụ tín hiệuPWM lên tới 85% ở 400 kHz, giúp giảm kích thước cuộn cảm và cải thiện các đặc tính động của bộ chuyển đổi. Trong bộ lễ phục. Hình 4 thể hiện sơ đồ kết nối của IC điều khiển RGB IR3637.
Trước đây, trong các ứng dụng 12 V, các nhà thiết kế có nhiều lựa chọn hạn chế và tập trung chủ yếu vào việc sử dụng bộ chuyển đổi DC-DC tích hợp, không cách ly, chiếm diện tích lớn hơn đáng kể. Việc sử dụng giải pháp thay thế trên các thành phần rời rạc (bộ điều khiểnPWM mới và bóng bán dẫn MOS) cho phép bạn tận dụng lợi thế của việc tích hợp mạch chuyển đổi vào bo mạch.

Khi phát triển mạch chỉnh lưu đồng bộ, người thiết kế nên chú ý đến ba điểm chính trong cách đấu dây của mạch nối đất bộ điều khiển PLC:

Dòng sản phẩm bộ điều khiển PLC và các tổ hợp tích hợp dựa trên chúng của International Rectifier bao gồm hơn 100 mặt hàng. Trong bảng Hình 1 hiển thị các thông số chính của một số bộ điều khiển xung điện. Để tăng tốc độ phát triển bộ chuyển đổi điện áp đồng bộ, International Rectifier giới thiệu một dự án dành cho các nhà phát triển My-Power trên trang web trực tuyến - /engine/api/go.php?go=https://www.irf. com/design-center/mypower/index.html. Tại đây, nhà phát triển không chỉ có thể tính toán các thông số mạch và xem biểu đồ dao động hoạt động của thiết bị mà còn nhận được đề xuất về loại bóng bán dẫn và xem các thông số chính của chúng.