Правильная ссылка на эту страницу
http://az-design.ru/Support/HardWare/LTC/A19910228Elc007.shtml

ИС импульсного стабилизатора, питающегося от одного гальванического элемента

Используя метод стробирования задающего генератора и технологический процесс изготовления низковольтных схем, специалисты фирмы Linear Technology (Милпитас, шт.Калифорния) разработали первый законченный интегральный импульсный стабилизатор, способный работать от одного 1-В элемента при всего одном дросселе (рис.1). Такое построение схемы позволяет свести к минимуму как потребляемый ток, так и число компонентов, поскольку силовой ключ включается только тогда, когда напряжение на выводе обратной связи 8 падает ниже опорного уровня. В результате ток холостого хода составляет всего 130 мкА и не требуется частотная коррекция цепи обратной связи. Применив технологию биполярных приборов с низкими напряжениями насыщения, удалось изготовить 1-А npn-ключ с сопротивлением насыщения всего 0,6 Ом. В данной технологии глубокая р+-диффузия используется для получения расположенных в схеме предоконечного каскада горизонтальных рпр-транзисторов Q4 и Q8 с низким напряжением насыщения.

интегральный импульсный стабилизатор, способный работать от одного 1-В элемента при всего одном дросселе
Рис.1. интегральный импульсный стабилизатор, способный работать от одного 1-В элемента при всего одном дросселе

Новая ИС может работать в импульсных регуляторах как понижающего, так и повышающего типов. В схеме повышающего регулятора ИС способна давать 5 В/100 мА при питании от источника с напряжением 2,4 В, 40 мА — от 1,25-В источника и 10 мА — от 1-В источника. Ее можно использовать в различных батарейных устройствах, при этом она очень хорошо подходит для (4—20)-мА токовых контуров управления.

При работе ИС компаратор A1 сравнивает напряжение на выводе 8 с опорным напряжением 212 мВ. Когда напряжение в цепи обратной связи падает ниже 212 мВ, компаратор включает 17-кГц генератор. Предоконечный каскад усиливает сигнал генератора до уровня, необходимого для коммутации выходного 1-А транзисторного ключа. Адаптируемая схема управления базовым током выходного ключа следит за уровнем тока через ключ и вырабатывает строго достаточный управляющий ток без его излишнего увеличения или уменьшения (рис.2). Ключ находится во включенном и выключенном состояниях 40 и 16 мкс соответственно, что является оптимальным соотношением для работы в схеме повышающего регулятора (например, при повышении напряжения с 1,5 В до 5 или 12 В). При работе ключа выходное напряжение (а вместе с ним и напряжение обратной связи) циклически увеличивается, и, как только напряжение обратной связи оказывается на 10 мВ выше уровня опорного напряжения, компаратор вырабатывает сигнал выключения генератора.

Адаптируемая схема управления базовым током выходного ключа следит за уровнем тока через ключ
Рис.2. Адаптируемая схема управления базовым током выходного ключа следит за уровнем тока через ключ

Управление базовым током ключа

При изготовлении силовых схем, питающихся от источника с напряжением 1 В, необходимо обеспечить управление по базе ключа на мощном 1-А npn-транзисторе без использования эмиттерных повторителей — это позволит избежать слишком большого падения напряжения на нескольких последовательно включенных переходах база-эмиттер.

Один из подходящих методов — применение адаптивной схемы управления базовым током. В начале цикла переключения транзистор Q1 отпирается и входит в состояние насыщения. При этом происходит запирание транзистора Q2, и ток 2 мкА, подаваемый от Q3 на «токовое зеркало» Q4, Q5, начинает втекать в базу силового ключа Q6. При этом через ключ начинает протекать ток дросселя, нарастающий со скоростью V/L. По мере увеличения напряжения на переходе база-эмиттер Q6 коллекторный ток транзистора Q7 также увеличивается, и пропорционально ему возрастает ток через Q4 и Q5. Отношение площадей кристаллов транзисторов Q6 и Q7 установлено равным 40:1 и определяется минимальным значением коэффициента усиления по току, позволяющим удерживать ключ в состоянии насыщения.

В конце цикла включения транзистор Q1 запирается и коллекторный ток транзистора Q8, который также возрастает пропорционально току через ключ, начинает втекать в базу Q2, отпирая его. Это приводит к запиранию Q6 и Q7 и к возникновению индуктивного выброса напряжения на дросселе. Увеличение базового тока Q2 необходимо, поскольку при максимальном токе ключа, равном 1 А, ток коллектора Q5 равен 25 мА. При этом, чтобы обеспечить запирание силового ключа, для Q2 требуется минимальной базовый ток, равный частному от деления 25 мА на коэффициент усиления по току Q2, равный 40, т.е. 625 мкА. Если бы этот ток не уменьшался при работе схемы в режиме покоя, то это привело бы к увеличению потребляемого тока значительно за пределы достигнутого значения в 130 мкА.

Выходное напряжение LT1073 определяется резисторным делителем, подключаемым между выводом 8 и землей (рис.1). Планируемые к выпуску две дополнительные модификации будут содержать встроенные интегральные резисторы, задающие уровни выходного напряжения 5 и 12 В соответственно. Независимый компаратор А2 подключен к источнику опорного напряжения и может использоваться для обнаружения разрядки батарей (рис.2) с подачей сигнала на управляющее устройство и (или) для блокировки ИП при чрезмерном понижении напряжения. Он может быть также использован в схеме линейного выходного стабилизатора, обеспечивающего сглаживание пульсаций. Следует отметить, что необходимо использовать конденсаторы с малым эквивалентным последовательным сопротивлением (ЭПС). Специалисты фирмы Linear Technology рекомендуют применять конденсаторы типа OS-CON фирмы Sanyo на основе органического полупроводника, характеризующиеся более низкими значениями ЭПС по сравнению с эквивалентными алюминиевыми или даже танталовыми электролитическими конденсаторами. При покупке партии в 100 шт. цена одной ИС в миниатюрном корпусе типа DIP составляет 3,15 долл. Для получения дополнительной информации звоните по тел. (408) 432-1900 Бобу Скотту [ED, 1990, No. 24, pp. 26, 28].

Фрэнк Гудинаф

Выходные данные:

Журнал "Электроника" том 64, No.03 (856), 1991г - пер. с англ. М.: Мир, 1991, стр.10

Electronics Design Vol.39 No.01 January 10, 1991 A Penton Publication

Electronics Design Vol.39 No.03 February 14, 1991 A Penton Publication

Раздел: ОБОЗРЕНИЕ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ

Тема:     Схемы питания





Дата последнего изменения:
Thursday, 21-Aug-2014 09:10:44 MSK


Постоянный адрес статьи:
http://az-design.ru/Support/HardWare/LTC/A19910228Elc007.shtml