Мощный преобразователь на микросхеме ltc3375

Мощный преобразователь на микросхеме LTC3375

Современные промышленные электронные системы содержат множество компонентов для потребительской электроники – микроконтроллеры, логические матрицы, программируемые пользователем (FPGA), системы на кристалле ASIC и другую электронику, которые используют множество цепей низкого напряжения при широком разнообразии токов нагрузки. Промышленные применения также требуют наличие кнопочного интерфейса, постоянно находящегося под питанием, для часов реального времени (RTC) или памяти, и возможностью использовать входное напряжение от источника питания высокого напряжения. Для других устройств необходимо предусмотреть сторожевой таймер (WDT), кнопку сброса или выключения, программное обеспечение для регулировки уровней напряжения и систему оповещения низкого входного/выходного напряжения и высокой температуры кристалла.

Микросхема LTC3375 является высоко конфигурируемым многоканальным понижающим преобразователем питания, который предлагает функции, необходимые для промышленной электроники, а также обеспечивает гибкость конфигурирования различных выходов с максимальным диапазоном тока от 1A до 4A.

Конфигурирование максимального выходного тока

В микросхеме LTC3375 восемь каналов с выходным током 1A можно сконфигурировать так, чтобы получить различные комбинации импульсных понижающих преобразователей с выходным током 1A, 2A, 3A и 4A. В Таблице 1 показано 15 различных конфигураций выходного тока.

Подсоединение вывода обратной связи заданного канала к его входу VIN конфигурирует данный канал как ведомый к смежному каналу. Коммутирующие выводы двух каналов соединены вместе, чтобы совместно использовать одну индуктивность и выходную емкость. Ведущий/ведомый каналы активируются через вывод активации ведущего и регулируют цепь обратной связи ведущего.

Выходной ток можно увеличить до 3A или 4A, подсоединив дополнительные смежные каналы. Схема на рисунке 1 отображает микросхему LTC3375, сконфигурированную с током на выходе 3A, 1A, два выхода по 2A и всегда включенным LDO. На рисунке также показано, как преобразователь LTC3375 может быть подсоединен для контроля запуска внешнего понижающего контроллера через встроенный в чип кнопочный интерфейс для подачи входного питания на понижающие преобразователи LTC3375.

Внешний VCCLDO и контроль запуска внешнего входного питания

Преобразователь LTC3375 может контролировать внешний LDO стабилизатор, для подачи своего VCC питания, и любую другую низко-токовую электронику, например, RTC. VCC подает питание на внутреннюю схему кнопочного интерфейса, WDT, внутренние регистры и выходы с открытым стоком с подключенными нагрузочными резисторами. Внешний LDO на рисунке 1 создает напряжение питания 3.3В из цепи питания напряжением 24В.

После нажатия кнопки, вывод ON отключается, а вывод RUN переходит в высокое состояние на LTC3891, подавая входное напряжение на понижающие преобразователи LTC3375. Когда LTC3891 достигнет стабилизации, вывод PGOOD отключается, активируя EN1 преобразователя LTC3375 и включает 2A преобразователь. Остальные преобразователи могут быть включены с помощью разрешающих выводов с точным пороговым значением или через программно-контролируемые команды интерфейса I 2 C. Повторное нажатие кнопки через 10 секунд или более, или переход в низкое состояние вывода /KILL в течение 50мс или более, вызывает переход вывода ON в низкое состояние, деактивируя при этом все понижающие преобразователи.

Уникальные характеристики и контроль питания

Интерфейс I 2 C обеспечивает расширенный контроль работы преобразователя. Каждый преобразователь может быть установлен в высокоэффективный форсированный режим работы для экономии энергии при низких нагрузках или в форсированный непрерывный режим работы для низкого выходного пульсирующего напряжения. Каждый преобразователь также имеет фазу цикла переключения, сдвинутую на 0°, 90°, 180° или 270° с учетом опорной частоты, чтобы обеспечить низкий входной пульсирующий ток, когда к нескольким выходам подключена большая нагрузка. Еще одной характеристикой является возможность изменения каждого выходного напряжения в большую или меньшую сторону, регулируя обратное опорное напряжение от значения по умолчанию 725мВ с шагом 25мВ (в диапазоне от 425мВ до 800мВ). Интерфейс I 2 C также используется для вывода состояния ошибки для каждого преобразователя.

LTC3375 имеет вывод сброса (/RST) и вывод запроса прерывания (/IRQ), которые можно запрограммировать для вывода состояния, когда напряжение на выходе регулятора упало ниже 92.5% от заданного значения. Вывод /IRQ также можно запрограммировать для вывода состояния, когда входное напряжение упадет ниже блокировки питания при пониженном напряжении (UVLO) или когда температура кристалла достигла установленного температурного порога. Состояние PGOOD и UVLO, предупреждение о температуре кристалла и измеренная температура кристалла могут отслеживаться микропроцессором через интерфейс I 2 C.

Однако микропроцессоры подвержены программным сбоям, что может привести к зависанию самой программы. LTC3375 включает вход сторожевого таймера (WDI) для контроля вывода SCL или другого вывода, чтобы определить, работает ли программное обеспечение. Если программа остановила свое выполнение, тогда выход сторожевого таймера (WDO) может использоваться для сброса микропроцессора или снижения питания высоковольтного понижающего преобразователя и понижающих преобразователей LTC3375. Подсоединение вывода WDO к выводу /RST микропроцессора вызывает сброс микропроцессора, если WDT не сработал. Подсоединение вывода WDO к выводу /KILL вызывает переход вывода ON в низкое состояние, деактивируя высоковольтный понижающий преобразователь, а также все преобразователи LTC3375. Вывод /KILL переходит в низкое состояние напряжения с помощью кнопочного «скрепочного» переключателя для выключения, только в крайнем случае, всех преобразователей.

Заключение

Преобразователь LTC3375 может быть сконфигурирован на выходной ток нагрузки от 1A до 4A на каждый канал, в сумме до 8A, и включает множество функций, которые востребованы современной промышленной электроникой.

Linear Technology выпустила восьмиканальные конфигурируемые понижающие DC/DC преобразователи для многоканальных систем питания

Linear Technology LTC3375

Linear Technology анонсировала выпуск новой высокоинтегрированной микросхемы управления питанием для низковольтных приложений общего назначения. Управляемый по шине I 2 C 8-канальный понижающий DC/DC преобразователь LTC3375, выпускаемый в компактном корпусе QFN, оснащен гибкой схемой управления последовательностью включения и монитором неисправностей. Помимо восьми внутренне компенсированных высокоэффективных синхронных преобразователей с выходным током 1 А микросхема содержит высоковольтный 25-миллиамперный постоянно активный контроллер LDO стабилизатора. Каждый понижающий преобразователь имеет собственный независимый вход с диапазоном допустимых напряжений VIN от 2.25 В до 5.5 В и выход с напряжением от 0.425 В до VIN. Для гибкого и надежного управления последовательностью запуска и контроля состояния системы предусмотрен вход кнопки ON/OFF/RESET, функция сброса по включению питания и сторожевой таймер. Еще одной особенностью LTC3375 является генератор, частота которого в диапазоне от 1 МГц до 3 МГц программируется или задается извне, а фаза колебаний управляется с дискретом 90°. По умолчанию рабочая частота генератора установлена равной 2 МГц. При отключенных DC/DC преобразователях микросхема потребляет всего 11 мкА, продлевая время работы аккумулятора. Прибор идеально подходит для широкого класса приложений многоканальных источников питания для промышленных, автомобильных и телекоммуникационных систем.

Читайте также:  Обогрев водопроводных труб кабелем

DC/DC преобразователи микросхемы LTC3375 могут использоваться независимо, или соединяться параллельно для увеличения выходного тока, и, используя одну общую для объединенных каналов индуктивность, отдавать в нагрузку ток вплоть до 4 А на один выход. Допускается параллельное соединение до четырех смежных преобразователей, в результате чего можно получить пятнадцать различных комбинаций выходов. При этом по цепям управления объединенные преобразователи могут быть включены в конфигурации ведущий-ведомый путем соединения выводов VIN и SW каждого канала и подключения выводов FB ведомых преобразователей к источнику входного напряжения. Все DC/DC преобразователи имеют цепи внутренней коррекции, поэтому для их работы требуются только внешние резисторы обратной связи, устанавливающие уровни выходного напряжения. Кроме того, возможен альтернативный способ управления выходным напряжением через шину I 2 C.

Схема включения преобразователя в 8-канальном режиме

Импульсные преобразователи могут работать в двух режимах: в режиме генерации пачек (Burst Mode) для повышения КПД при облегченных нагрузках (этот режим устанавливается по умолчанию при включении), и в режиме принудительной непрерывной ШИМ (forced continuous PWM) для снижения уровня шумов при малых нагрузках. Интерфейс I 2 C может быть использован для выбора режимов работы, управления фазой колебаний генератора, переключения опорного напряжения цепи обратной связи и снижения скорости нарастания напряжения в точке подключения индуктивности. Преобразователи содержат ограничители прямого и обратного тока, схему мягкого старта для смягчения бросков пускового тока, защиту от короткого замыкания и схему контроля скорости нарастания для снижения уровня излучаемых ЭМП. Другие функции включают монитор температуры (доступно чтение по I 2 C), отображающий внутреннюю температуру кристалла микросхемы, а также функцию предупреждения о перегреве, которая сообщает, что температура кристалла приближается к пороговому значению (также программируемому по I 2 C).

Зависимость КПД от тока нагрузки

Микросхемы LTC3375 поставляются со склада в низкопрофильном 48-выводном корпусе QFN (0.75мм) размером 7 × 7 мм со сниженным тепловым сопротивлением. Микросхемы групп E и I имеют диапазон рабочих температур кристалла от –40 °C до +125 °C, а группа H рассчитана на расширенный диапазон от –40 °C до +150 °C. В партиях 1000 шт. каждая микросхема группы E стоит $5.45.

Основные особенности LTC3375

  • 8 независимых понижающих DC/DC преобразователей c возможностью параллельного объединения каналов для увеличения выходного тока до 4 А при работе на общую индуктивность
  • Независимый вход питания VIN для каждого DC/DC преобразователя (от 2.25 В до 5.5 В)
  • Все DC/DC преобразователи имеют диапазон выходного напряжения от 0.425 В до VIN
  • Точные пороги переключения входов разрешения для автономного управления последовательностью включения (возможно управление по шине I 2 C)
  • Программируемый генератор частоты от 1 МГц до 3 МГц с возможностью внешней синхронизации (частота по умолчанию 2 МГц)
  • Управление по шине I 2 C фазой синхронизации каждого канала с шагом 90°
  • Программируемая временная диаграмма реакции на сброс по включению питания, срабатывание сторожевого таймера и нажатие кнопки
  • Выход монитора температуры кристалла
  • 48-выводной корпус QFN с габаритами 7 × 7 × 0.75 мм

Перевод: Антон Юрьев по заказу РадиоЛоцман

LTC3780 синхронный DC-DC повышающе понижающий преобразователь 14А

LTC3780 с инхронный DC-DC повышающе понижающий преобразователь 14А – автоматический стабилизатор напряжения и тока, входное напряжение от 5 до 32 вольт, выходное напряжение от 1 до 30 вольт регулируемое, реальный выходной ток до 14 ампер , защита от короткого замыкания, от перегрузки, от перегрева, аварийное отключение при падении напряжения на входе

Доставка бесплатная от 3000 рублей

14 дней возврат/обмен, гарантия 3 месяца

LTC3780 синхронный DC-DC повышающе понижающий преобразователь 14А

При покупке на сумму 3000 руб.

Магазин “Мир солнечной энергии” комрании Solbat Company предлагает:

LTC3780 с инхронный DC-DC повышающе понижающий преобразователь 14А – автоматический стабилизатор напряжения и тока, входное напряжение от 5 до 32 вольт, выходное напряжение от 1 до 30 вольт регулируемое, реальный выходной ток до 14 ампер, защита от короткого замыкания, от перегрузки, от перегрева, аварийное отключение при падении напряжения на входе.

Описание LTC3780 повышающего-понижающего DC-DC преобразователя 14А

LTC3780 с инхронный повышающий-понижающий DC-DC преобразователь 14А работает как автоматический стабилизатор напряжения и тока . Это значит, что на выходе преобразователя LTC3780 всегда будет заданное стабильное напряжение, при том что на его входе может быть напряжение как меньше так и больше чем на выходе.

Модуль повышающе понижающего регулируемого преобразователя собран на надёжной и широко известной микросхеме LTC3780.

Более подробную информацию Вы сможете получить из документаци к микросхеме LTC3780 .

Скачать Datasheet LTC3780 LTC3780.pdf

Универсальный повышающий – понижающий преобразователь напряжения будет полезен для радиолюбителей, при конструировании различных электронных устройств.

Автоматический регулируемый стабилизатор LTC3780 14А широко используется в комплексе с солнечными батареями для получения различных и стабильных напряжений.

Стабильная работа повышающего – понижающего преобразователя напряжения при нестабильном входном напряжении делает его незаменимым для использования совместно с солнечными батареями.

ВНИМАНИЕ. Модулю повышающе понижающего DC-DC преобразователя LTC3780 требуется принудительное воздушное охлаждение или установка дополнительных радиаторов.

Достоинства LTC3780 повышающего-понижающего DC-DC преобразователя 14А

  • работает от напряжения 5 вольт и выше
  • защита от короткого замыкания и перегрузки
  • аварийное отключение при падении напряжения на входе ниже заданного
  • стабильная работа при нестабильном входном напряжении
  • низкие пульсации на выходе

Применение LTC3780 повышающего-понижающего DC-DC преобразователя 14А

зарядное устройство

повышающий – понижающий преобразователь напряжения

повышающий – понижающий источник стабильного тока

как контролер заряда аккумулятора в составе солнечных батарей

стабилизированный блок питания для светодиодной подсветки в автомобиле

Одним из больших достоинств модуля повышающего-понижающего DC-DC преобразователя на LTC3780 является то, что в нём предусмотрено аварийное отключение нагрузки при падении напряжения на входе ниже заданного .

Это очень полезная функция пригодиться при питании модуля от аккумуляторных батарей. Функция отключения остановит работу модуля при падении напряжения на аккумуляторе ниже нормы, тем самым предотвратив переразряд аккумулятора.

При падении напряжения на входе ниже 4.5 вольта, с инхронный DC-DC повышающе понижающий преобразователь LTC3780, прекращает свою работу .

Заменив подстроечный резистор на переменный, и добавив вольтметр с амперметром можно cделать качественный, а главное не дорогой стабилизированный блок питания своими руками.

Читайте также:  Электрика на даче

Характеристики LTC3780 повышающего-понижающего DC-DC преобразователя 14А:

  • Входное напряжение: 5 – 32V
  • Выходное напряжение регулируемое: 1 – 30V
  • Входной ток: до 14 A
  • Частота работы: 200-400KHz
  • Пульсации: 50mV (max)
  • КПД: 95% (MAX)
  • Встроенная защита:

от короткого замыкания

от перегрузки

от перегрева

аварийное отключение при падении напряжения на входе ниже заданного

  • Рабочая температура: -40 ° C to +85 ° C
  • Размер платы: 85 х 47 х 25 мм

У нас вы всегда можете купить или заказать

У нас выгодно покупать, потому что:

Индивидуальный подход к каждому клиенту
Предусмотрена гибкая система скидок
Техническая поддержка наших клиентов
Бесплатные консультации по телефону

Будем рады ответить на Ваши вопросы, в любой день, кроме субботы, с 9 до 21 часов

Микросхема LM2596

Микросхема LM2596 это монолитный DC-DC преобразователь постоянного напряжения 3-40 вольт до уровня 3.3, 5, 12 вольт, с максимальным током нагрузки до 3 A. Есть версии с регулируемым выходом. Устройство характеризуется наличием внутренней частотной компенсации, рабочей частотой 150 кГц, защитной схемой от короткого замыкания и полного отключения при перегреве. Применяется в регулируемых импульсных блоках питания, стабилизаторах, светодиодных драйверах и др.

Распиновка

Корпус устройства имеет пять контактов, которые имеют следующее назначение:

  1. входное напряжение (VIN);
  2. преобразованное выходное напряжение (VOUT);
  3. общий контакт (Gnd);
  4. для обратной связи (Feedback);
  5. включение/выключение (ON/OFF).

Производится в классическом корпусе TO-220 (модель LM2596T), с различными вариантами свинцового изгиба и для поверхностного монтажа TO-263 (модель LM2596S), D2PAK-5.

Характеристики lm2596 DC-DC

Микросхема lm2596 имеет следующие технические характеристики:

  • Напряжение — вход: от 4 до 40 В (до 60 вольт в версии HV);
  • Напряжение — выход: от 1.25 до 37 В (фиксированное/регулируемое);
  • Номинальный выходной ток: 2 А;
  • Максимальный выходной ток, с теплоотводом: до 3 А;
  • Выходная пульсация: Маркировка

Устройство выпускается с фиксированным и регулируемым выходным напряжением. Обычно, производители указывают номиналы выходного напряжения через дефис на корпусе микросхемы, например -3.3, -5.0, -12. Если выходное питание регулируемое, то в конце маркировки указано adj, например lm2596t adj.

Hw 411 dc-dc, c таким дополнением в наименовании товара продаются уже готовые модули регулируемых блоков питания, в которых lm2596s-adj или его аналоги является основным элементом. Такие сборки еще называют регулируемыми стабилизаторами напряжения на lm2596. Встречаются HW-411 на базе более новой микросхемы XL4015, с улучшенными характеристиками по току до 5 А. Некоторые производители оснащают HW 411 дисплеем, он отображает информацию о его работе и выдаваемом выходном питании.

Регулировка

Для получения требуемого уровня выходного напряжения надо изменить сопротивление в цепи обратной связи микросхемы. Вот функциональная блок-схема понижающего модуля lm2596 dc dc.

Таким образом, надо подключить к контакту Feedback переменный резистор. В зависимости от версии микросхемы он будет соединен последовательно с внутренним резистором R2. Путем изменения сопротивления переменного резистора, надо добиться необходимого уровня на выходе микросхемы.

Типовые схемы включения

Порядок подбора элементов и схемы включения с фиксированным и регулируемым питанием приведен в техническом описании устройства. В зависимости от требуемого выходного напряжения и тока в нагрузке, подбирают катушку индуктивности (L1), управляющий диод (D1), конденсаторы на выходе (COUT) и входе (CIN) микросхемы. Управляющий диод подбирают, учитывая возможное появление короткого замыкания на выходе микросхемы. Типовая схема с регулируемым выходным напряжением приведена ниже.

Данная схема взята из datasheet от производителя Texas Instrument. Это техническое описание включает онлайн-калькулятор для подбора элементов для этой схемы. Для использования его придется пройти процедуру регистрации на сайте производителя. В связи с популярностью устройства, в сети встречаются перевод технического описания на русском языке.

Меры безопасности

Не допускайте перегрева устройства, особенно при потреблении тока в нагрузке более 2 А. При увеличении потребляемой мощности потребуется охлаждение.

При подаче напряжения не перепутайте плюс с минусом. Неправильное подключение к источнику питания, чаще всего, приводит к выходу устройства из строя.

Аналоги

В качестве замены могут подойти следующие интегральные схемы: LM2678, L5973D, ST1S10, ST1S14, XL4015.

Как работает DC-DC преобразователь напряжения

Преобразователи напряжения используются везде и всюду. Будь то огромные многотонные трансформаторы на электроподстанциях, обычные 50-герцовые трансформаторы в домашней аппаратуре или сложные импульсные схемы с умными микроконтроллерами. Любой электроприбор имеет собственные требования к питанию, да и отдельные узлы в этом приборе тоже привередливы к значениям напряжений. Вопрос — почему? Из статьи вы узнаете, зачем вообще нужны преобразователи и как работает DC-DC регулятор напряжения на материнской плате компьютера.

Никакого единства…

В розетке 220 вольт, у блока питания 12 вольт, у зарядки телефона 5 вольт. Может сложиться впечатление, что инженерам нравится играть с напряжением, сначала повышая его до миллионов вольт на линиях электропередач, а потом до единиц вольт для питания центрального процессора. Почему люди не придумали какое-то единое значение напряжения и не используют его везде?

Определенно, центральный процессор — да и вообще любой другой микрочип — питать высоким напряжением прямо из розетки нельзя. Двенадцать вольт после блока питания тоже не подойдут. Во-первых, на микроскопическом уровне даже лишние пара десятых вольта могут привести к утечкам тока и повлиять на стабильность схемы. Во-вторых, чем выше напряжение, тем большее энергии расходуется на работу процессора. Поэтому с уменьшением техпроцесса разработчики стараются снизить и рабочий вольтаж. Когда-то процессоры, например, древний Intel 8086 выпуска 70-х годов, питались от 5 вольт, а современные работают всего от 1-1,4 вольта.

Блоки питания с напряжением 1 вольт на выходе — тоже не вариант, так как сила тока будет чрезмерно высокой — от нескольких десятков до сотен ампер. Ведь, снижая напряжение, растет сила тока при той же мощности. Вычислить силу тока можно, поделив мощность на напряжение.

Большая сила тока вставляет палки в колеса при подборе проводников из-за их сопротивления. Сопротивление — эффект, когда структура проводника мешает беспрепятственному протеканию тока по нему. Заряженные частицы врезаются на полной скорости в атомы проводника, чем и вызывают сопутствующий нагрев, а сами частицы теряют энергию. Это как бег с препятствиями. Вы тоже потеряете энергию, если во время бега по густому лесу будете влетать в деревья.

Сопротивление любого провода не нулевое, причем оно увеличивается с ростом его длины. Толщина провода также влияет на сопротивление. Поэтому, чтобы передать большую мощность при низком значении напряжения и высокой силе тока, придется использовать довольно толстые провода.

К примеру, напряжение на ЛЭП специально увеличивают до сотен тысяч вольт после электростанции, чтобы передавать мегаватты электрической мощности на значительные расстояния с помощью относительно тонких проводов.

И последнее. У любой электроники свое значение рабочего напряжения, а у процессора оно еще и регулируется в зависимости от нагрузки и условий работы. Так что договориться и сделать единую энергосистему с одинаковым значением напряжения попросту нереально.

Нет, без преобразователей ну никак не обойтись.

Устройство DC-DC преобразователя

Для питания микроэлектроники от постоянного напряжения используются DC-DC преобразователи, основанные на принципах широтно-импульсной модуляции — ШИМ. Их еще называют регуляторами напряжения — VRM.

Как это работает? Возьмите обычный вентилятор. Что будет, если вы его включите? Правильно, он будет дуть с одинаковой силой.

Что произойдет, если с равной периодичностью дергать рубильник — включать вентилятор всего на полсекунды, а на следующие полсекунды выключать? Двигатель вентилятора не может мгновенно набрать максимальную скорость вращения, поэтому за такой небольшой промежуток времени он как следует не разгонится. Но и остановиться за то же время он не успеет, так как продолжит крутиться по инерции. Так что вентилятор продолжит дуть, но с гораздо меньшей мощностью. Попробуйте поэкспериментировать со своим домашним вентилятором.

Выходит, если включать и выключать питание вентилятора, то вместо постоянного напряжения мы получим прерывистые импульсы той же амплитуды.

Так и работает простейший ШИМ-регулятор. Но вместо человека с выключателем используется транзистор — он то открывается на некоторое время (ВКЛ), то закрывается (ВЫКЛ). Только делает это с частотой не два раза в секунду (2 Гц), а десятки тысяч раз (10 кГц). Вы так точно не сможете. Такой транзистор называется «ключевым».

Кто-то может возмутиться: «Но, погодите, нам нужно получить напряжение в 1 вольт, а тут хоть и прерывистые, но те же 12 вольт, что и на входе! Кажется, нас обманывают!»

Действительно, таким образом питать процессор по-прежнему нельзя. Так что к ключевому транзистору (VT1) понадобятся еще несколько элементов: катушка индуктивности (L), конденсатор (C) и синхронный транзистор (VT2). Катушка и конденсатор образуют LC-фильтр.

Технически можно разделить цикл преобразования на две стадии: накачка энергии в катушку с конденсатором и стадию разряда.

Первая стадия — накачиваем энергию

Когда транзистор VT1 открыт, его собрат — синхронный транзистор VT2 — закрыт. В катушке L накапливается энергия, плавно нарастает ток и заряжается конденсатор C.

Вторая стадия — стадия разряда

Транзистор VT1 закрывается, открывается синхронный VT2 — он нужен, чтобы соединить вход катушки с отрицательным выводом нагрузки, создавая замкнутую цепь питания. Пусть мы и разорвали на этот краткий миг связь с источником питания, но катушка никуда не делась. Накопленная в катушке энергия теперь играет роль источника питания и поддерживает силу и направление тока, а конденсатор разряжается и питает нагрузку.

Затем транзистор VT1 снова открывается, а VT2 закрывается, и цикл начинается заново. Причем для наибольшей эффективности циклы повторяются с довольно высокой частотой — у современных компьютерных комплектующих миллионы раз в секунду (измеряется в мегагерцах, МГц).

Благодаря этому процессу мы получаем постоянное напряжение на нагрузке ниже, чем входное до ключевого транзистора. Импульсы как бы сглаживаются, образую близкую к прямой линию напряжения.

То, что линия напряжения не совсем прямая — это нормально. В реальных условиях идеальных LC-фильтров не бывает, и всегда присутствуют небольшие пульсации напряжения. И главное, подобрать параметры катушки и конденсатора таким образом, чтобы они не успевали разрядиться полностью к концу цикла. Тогда ток становится неразрывным.

К слову, ток на всей цепи примерно равен. А так как синхронный транзистор VT2 открыт несоизмеримо дольше — работать ему приходиться, что называется, за троих.

Как настраивается преобразователь

Уровень напряжения на нагрузке будет зависеть от длительности первой и второй стадий в рамках одного цикла. Ведь чем дольше открыт транзистор VT1, тем больше энергии успевает накопить катушка и тем выше будет по итогу напряжение после LC-фильтра.

Если мы поделим время первой стадии на длительность полного цикла, то получим коэффициент заполнения (D) от 0 до 100 %. Чтобы узнать выходное напряжение (U out), нужно коэффициент заполнения умножить на входное напряжение (U in).

А чтобы узнать коэффициент заполнения, делим U out на U in. Простой пример: чтобы получить типичное для центрального процессора напряжение в 1,2 вольта, то, поделив на входные 12 вольт (напряжение на выходе блока питания), получим D=0,1. Это значит, что первая стадия (накачки энергии) займет всего 10 % времени от общей длительности цикла, а оставшиеся 90 % времени уйдут на стадию разряда.

Когда одной фазы недостаточно

В мощных преобразователях часто используется не один канал с парой транзисторов, одной катушкой и одним конденсатором, а несколько параллельно подключенных каналов.

Как мы уже выяснили, любой проводник имеет ненулевое сопротивление и нагревается. Транзистор в ключевом режиме — тоже проводник, как обычный выключатель. И сопротивление (Rds) между его входом и выходом (сток-исток) не равно нулю. Значит, чем выше ток, тем сложнее будет электронам пробиться через него, что приведет к потерям энергии и нагреву. Чтобы минимизировать этот эффект и применяются несколько фаз — нагрузка распределяется между ними поровну.

Еще один интересный способ повысить эффективность: синхронный транзистор VT2 открыт примерно в семь-восемь раз дольше чем VT1, поэтому VT2 часто дублируют и стараются подобрать более продвинутую и дорогую модель с низким Rds.

Но это еще не все. Такие каналы не просто так называют «фазами». Процесс переключения транзисторов в разных каналах происходит не одновременно, а с небольшим сдвигом по фазе.

На выходе после LC-фильтров все фазы объединяются в одну, и амплитуда пульсаций становится значительно ниже, чем было бы у каждой фазы в отдельности.

Так что даже несколько десятков каналов в преобразователе на материнской плате неправильно называть «избытком». Ведь это не только меньшие потери, но и лучшее качество напряжения. Меньше пульсаций напряжения — меньше выбросов во внутренние узлы процессора — выше стабильность всей схемы, особенно при разгоне.

Те же принципы справедливы и для графического чипа видеокарты, процессора смартфона и любой другой «тонкой» электроники. Но в этом случае разработчики уже за нас рассчитали потребляемую мощность и количество необходимых узлов. А вот при выборе материнской платы пользователь должен сам определить, что ему нужно, учесть потребляемую мощность процессора. Тем более, если в планах серьезный разгон.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Загрузка ...
Adblock
detector