РадиоКот :: Импульсный стабилизатор на IRU3038.
Например TDA7294

РадиоКот >Схемы >Питание >Преобразователи и UPS >

Теги статьи: Добавить тег

Импульсный стабилизатор на IRU3038.

Автор: Анисимов Иван
Опубликовано 05.12.2006

Иногда приходится решать проблемы низковольтного питания с высокими нагрузочными способностями и минимальными потерями, особенно если речь идёт об автономном питании от аккумуляторных батарей. Первыми ум посещают LDO-стабилизаторы, так называемые стабилизаторы с малым падением напряжения на регулирующем элементе. Однако, как никак, это линейный стабилизатор, следовательно, большие тепловые потери и недостаточные выходные токи до 3-х А. Если внимательно присмотреться к тому, как решают эту проблему производители компьютерных материнских плат, жёстких дисков, графических карт и так далее, в стиле ПК, то вскоре столкнёмся с некой интегральной IRUxxxx. Семейство этих микросхем велико. Можно встретить линейные стабилизаторы, ШИМ-стабилизаторы, комбинированные, многоканальные и даже комбинированные-многоканальные. Выходные токи преобразователей на сем семействе, достигаю не маленьких значений. К примеру, IRU3055 заняла своё почётное место около процессоров Pentium 4 или AMD K7. И не удивительно, ибо на выходе присутствует 60А, 1,5В.
В качестве примера к рассмотрению предлагаю IRU3038. Заглянем во внутрь:

  • Внутренний генератор 200 кГц;
  • 500 мА выходные драйвера МОП транзисторов верхнего и нижнего ключей;
  • Защита от КЗ в нагрузке (организованная через обратную связь);
  • Усилитель ошибки, компаратор ошибки;
  • Контроль питающего напряжения;
  • Схема мягкого старта;

    И ещё несколько дополнительных узлов "запиханых" в 8-ми выводной корпус типа TSSOP (0,65 мм между центральными осями выводов) или SOIC (1,27мм).
    В качестве эксперимента, была собрана схема трёхканального ШИМ стабилизатора работающего от небольшого 6-ти вольтового свинцового аккумулятора.
    Характеристики устройства:

    Ток холостого хода, не более, мА

    25

    Напряжение питания Vcc (по 4 выводу), В

    4...25

    Напряжение питания Vc (по 10 выводу) не более, В

    30

    КПД около, %

    90

    Смотрим схему:

    Схема стабилизатора

    Всё вроде бы неплохо, за исключением капризности схемы. Высокая рабочая частота заставляет неуклонно придерживаться правил монтажа подобных конструкций. Данная схема переделывалась трижды до получения устойчивой работы и приемлемых характеристик. Принцип "а вдруг пройдёт" не сработал, при неправильной разводке платы дроссель L2 свистел, транзистор VT1 неприемлемо нагревался при выходном токе, порядка 3-х ампер. В нагрузке (GSM/GPRS-модем, 3,8В ;2,5A) присутствовали большие выбросы напряжения высокой частоты, из-за чего нормальная работа нагрузки была невозможной.

    При изготовлении подобного стабилизатора следует:
    1. Придерживаться правил развода микросхемных выводов GND и PGND, заводя каждый через отдельный печатный проводник в общую точку соединения, как можно ближе к истоку транзистора VT2 (смотрим схему), в эту же точку следует заводить питание от источника (в данном случае аккумулятора).
    2. Ширину проводников делать максимальной, длину минимальной.
    3. По возможности, каждое питание микры (Vcc, Vc) шунтировать керамическими конденсаторами по 0,1мкФ.
    4. Толщину провода дросселей делать максимальной или использовать жгут из тонких проводников.
    5. На выходе преобразователя ставим паралельно низкоимпедансные конденсаторы, набирая "гирлянду", руководствуясь принципом не чем больше ёмкость тем лучше, а чем меньше эквивалентная индуктивность гирлянды тем меньше будут пульсации на выходе.
    6. Под транзистором VT1 следует оставить полигон из фольги, который будет играть роль небольшого теплоотвода. При установке оговоренного транзистора, на полигон ставим небольшую точку термопасты, а далее в обычном порядке припаиваем транзистор.
    И так, немного о использованных компонентах:

    Элемент

    Номинал

    Примечание

    С1, С3, С5, С10, С12

    0,1мкФ

    Керамика 0805

    С2

    1800пФ

    Керамика 0805

    С4

    1мкФ

    Тантал

    С6, С9, С11

    100мкФ

    Jamicon, низкоимпендансный

    С7

    470пФ

    Керамика 0805

    С8

    33мкФ

    Низкоимедансный или тантал

    R1

    22K

    0805

    R2, R3

    Vout=Vp(1+R3/R2); Vp=1,25B

    Расчёт согласно формуле; значения в единицах килоом

    R4

    4,7Ом

    0805

    L1

    1мкГн

    На ток насыщения, не менее потребляемого нагрузкой

    L2

    Согласно выбранному типу выходных транзисторов

    На ток насыщения, не менее потребляемого нагрузкой

    DA1

    IRU3038

    D1

    BAT54S

    Шоттки или 2 диода 1n4148

    Теперь попытаемся подобрать выходные транзисторы. При изготовлении данной схемки использовались IRF7460 с сопротивлением открытого канала 10 миллиОм, при этом выходной ток схемы достигал 8А, кратковременно с большой просадкой напряжения удалось выжать 12А(!). Использовался заводской дроссель 3,3 мкГн на ток насыщения 10А, типа гантель, так же эксперимента ради, дроссель изготавливался на небольшом колечке (смотрим фото). Так как измерить индуктивность и все остальные параметры было весьма проблематично, по сему моточные данные приводить не буду. При использовании IRF7313 выходной ток должен быть не менее 5А. Индуктивность - 4,7мкГн. IRF7301 - 4А, 10мкГн. IRF7752 - 2А, 10 мкГн.

    Выходное напряжение можно выставить от 1,25В до напряжения питания, оставляя небольшой запас, иначе при хорошей нагрузке схема уйдёт в защиту.
    В ценовой политике, а так же характеристиках по отношению к LM2576 выигрывают IRU, в понятиях простоты естественно LM2576.

    Вариант печатной платы смотрим здесь, в данной версии из схемы удалены LI, R4, C7.

    На все вопросы постараюсь ответить на форуме.
    В остальном - удачных экспериментов !



    Как вам эта статья?

    Заработало ли это устройство у вас?

    14 1 0
    1 0 0