Mariusz Kaczor, Contrans TI, 2006

Transkrypt

1 Produkty firm SUPERTEX i Monolithic Power Systems w układach zasilających Mariusz Kaczor, Contrans TI, 2006

2 Próba systematyki Układy zasilania Monolithic Power Systems kilka słów Supertex kilka słów 2

3 Próba systematyki Układy zasilania Układy liniowe Układy impulsowe Układy zasilania Układy wysokonapięciowe Układy niskonapięciowe Układy inne Układy zasilania Układy izolowane galwanicznie Układy bez izolacji galwanicznej 3

4 Układy liniowe wysokonapięciowe stabilizator Supertex LR8 Stabilizator monolityczny 3-wyprowadzeniowy Zbudowany jak LM317 Napięcie robocze V, prąd do 10mA Obudowy: TO-220, TO-92, DPAK LR8 R2 Zastosowania: Zasilanie wstępne kontrolerów DC/DC zasilanie łańcuchów diod LED U1 - do 450V Uo Uo=1.25*(R2+R1)/R1 R1 4

5 Układy liniowe wysokonapięciowe stabilizator Supertex LR8 Aplikacja - znak świetlny LR8 LR8 użyty jako stabilizator prądu Natężenie prądu zasilania diod - 10mA Łańcuch diod (50-70 elementów) ~220V Zwiększenie natężenia prądu możliwe przez dołożenie tranzystora 5

6 Układy liniowe wysokonapięciowe źródło prądowe Supertex CL2 skompensowane termicznie źródło prądowe do zasilania LED Natężenie prądu - 20mA Napięcie własne układu do 90V Zwiększenie natężenia prądu możliwe przez połączenie równoległe kilku układów CL1 CL2 Uin Uled Obudowy DPAK, TO-92, SOT-89 Zastosowania: lampki kontrolne w przemyśle i motoryzacji źródła prądowe Uin< Uled+90V 6

7 Układy inne, wysokonapięciowe Supertex SR036/SR037 Zasada działania: SR03x kluczuje sinusoidalne napięcie wejściowe, gdy jego wartość chwilowa wynosi 20-50V. Na stronie wtórnej uzyskuje się nieregulowane napięcie ok. 18 V / 100mA. Wbudowany stabilizator 3.3 lub 5V. 7

8 Układy liniowe, inne Supertex SR036 / SR037 Cechy: Nie wymaga stosowania indukcyjności Nie ma wysokonapięciowych kondensatorów elektrolitycznych Zastosowania: Oświetlenie awaryjne Małe autonomiczne urządzenia zasilane sieciowo Napięcie wyjściowe 18V/ do100ma i stabilizowane 3.3 lub 5V Aplikacja - źródło światła z LED 8

9 Układy inne, wysokonapięciowe Supertex SR086/SR087 Rozbudowane wersje SR036/037. Wyposażone w regulację napięcia wyjściowego w zakresie 9-50V. Wydajność prądowa do 100mA Stabilizator wewnętrzny o wydajności 60mA Wbudowany układ filtracyjny w obwodzie sterowanie kluczem 9

10 Układy impulsowe, kontrolery DC-DC Supertex HV91xx HV9100 HV9102 HV9103 HV9105 HV9108 HV9110 HV9112 HV9113 HV9120 HV9123 +Vin min +Vin max Feedback Voltage Max 10 V 10 V 10 V 10 V 10 V 10 V 9V 10 V 10 V 10 V 70 V 120 V 120 V 120 V 120 V 120 V 80 V 120 V 450 V 450 V ±1% ±1% ±1% ±1% ±1% ±1% ±2% ±1% ±2% ±2% DutyCycle 49,00% 49,00% 99,00% 49,00% 99,00% 49,00% 49,00% 99,00% 49,00% 99,00% 10

11 Układy impulsowe, kontrolery DC-DC Supertex HV96xx HV9605C HV9606 HV9608 +Vin min +Vin max Feedback Voltage Max 15 V 15 V 12 V 250 V 250 V 250 V ±1% ±1% ±2% DutyCycle Inne 49,00% 49,00% >95% Syn. prost.

12 Supertex HV9910 układ zasilania diod LED impulsowe, wysokonapięciowe Cechy: Zasila grupę od 1 do kilkudziesięciu diod prądem do 1 A!! Napięcie zasilania 8 do 450 V DC Obudowa DIP-8, SO-8, SO-16 12

13 HV9910DB2v2 Płytka demo Cechy: Przy zasilaniu 220V dostarcza do 50V * 350 ma > 15 W!!! Napięcie zasilania 110 lub 220V AC użyta cewka - 4.7mH, 400mA 13

14 Supertex HV9911 układ zasilania diod LED impulsowe, wysokonapięciowe Cechy: Precyzyjna regulcja prądu klucza i prądu obciążenia Zabezpieczenie nadnapięciowe Zasila grupę od 1 do kilkudziesięciu diod prądem do 1 A!! Napięcie zasilania 8 do 250 V DC Obudowa DIP-8, SO-8, SO-16 14

15 Supertex HV9921/22/23 układ zasilania diod LED impulsowe, wysokonapięciowe Cechy: Wyjątkowo prosta aplikacja Umożliwia budowanie kompaktowych rozwiązań Niepotrzebne cewki i wysokonapięciowe kondensatory elektrolityczne Zasila łańcuch diod o napięciu do 50V prądem 20 ma (HV9921), 50mA (HV9922) lub 30mA (HV9923) moc 1 do 2.5W Napięcie zasilania 8 do 450 V DC Obudowa T0-92, SOT-89 15

16 HV9921DB1/9922DB1 Cechy: wymiary - śr. 28 x 15 mm cewka 68 lub 22 mh zasila 8 LED prądem 20 lub 50 ma przystosowana do ~220 V Płytka demo Aplikacja - źródło światła zasilanie ~220V źródło światła - 9 * LED, 20mA, 9 * 3.5V=32V, 20mA >>> Pout=0.65W elementy: cewka 100mH, dławik 270uH, 4 kondensatory, mostek prostowniczy, dioda impulsowa, układ HV

17 Supertex HV9925 układ zasilania diod LED impulsowe, wysokonapięciowe Cechy: Wciąż prosta aplikacja Umożliwia budowanie kompaktowych rozwiązań Niepotrzebne cewki i wysokonapięciowe kondensatory elektrolityczne Zasila łańcuch diod o napięciu do 50V prądem programowalnym w zakresie do 50mA Napięcie zasilania 8 do 450 V DC Obudowa SO-8

18 Supertex HV9930 układ zasilania diod LED impulsowe, wysokonapięciowe Cechy: Klucz jest sterowany przez układ kontrolujący prąd wejściowy i wyjściowy. Poprawia to zachowanie układu przy sterowaniu natężeniem światła przez PWM (topologia Ćuk) Zasila łańcuch diod LED mocą do kilkunastu W Napięcie zasilania 8 do 200 V DC Obudowa DIP-8, SO-8 18

19 HV9930DB1/9930DB2 DB1 - Cechy: Płytki demo DB2 - Cechy: wymiary - śr. 58 x 35 mm wymiary - śr. 58 x 35 mm Napięcie zasilania 8-16V Napięcie zasilania 8-25V Na wyjściu: 28V/350mA = 9W Na wyjściu: 15V/750mA = 11W 19

20 Supertex HV9931 układ zasilania diod LED impulsowe, wysokonapięciowe Cechy: Klucz jest sterowany przez układ kontrolujący prąd wejściowy i wyjściowy. Poprawia to zachowanie układu przy sterowaniu natężeniem światła przez PWM (topologia Ćuk) Zasila łańcuch diod LED mocą do kilkunastu W Napięcie zasilania 8 do 200 V DC Obudowa DIP-8, SO-8 20

21 HV9931DB1 Płytka demo Cechy: Wymiary 76 x 64 mm Napięcie zasilania AC V Na wyjściu: 25V/700mA = 17W Sprawność 78% Współczynnik mocy >

22 Monolithic Power Systems stabilizatory impulsowe step-up, niskonapięciowe Cechy: Napięcie wejściowe 2.5-6V lub 2.6 do 25 V Prąd klucza 450mA do 4A!!! Obudowa S0T23-5, QFN6, QFN16 Częstotliwość przetwarzania MHz lub zmienna Jak działa step-up? 22

23 Monolithic Power Systems stabilizatory impulsowe step-up Typ Nap. Wej. [V] Prą d klucza [A] Czę st. [MHz] Obudowa MP1517 2, ,1 QFN6 / SOT23-5 MP1522 2,7-25 0,45 zmienna QFN6 / SOT23-5 MP1527 2, ,3 QFN16 / TSSOP14 MP1530 2,7-5,5 3,6 1,4 QFN16 / TSSOP16 MP1531 2,7-5,5 3,6 0,25 QFN16 / TSSOP16 MP1541 2,5-6 1,5 1,3 SOT23-5 MP1542 2,5-6 2,6 0,7 MSOP8 23

24 MP1517 stabilizator impulsowy step-up Cechy: Napięcie wejściowe 2.6 do 25 V Klucz 150mOhm, 4A, 1MHz Stosowany w sprzęcie komputerowym, foto, video Referencja 700mV Obudowa QFN16

25 MP1517 aplikacja lampy błyskowej LED

26 Monolithic Power Systems stabilizatory impulsowe step-down impulsowe, niskonapięciowe Cechy: Napięcie wejściowe 2.5-6V lub 4.75 do 32 V Prąd wyjściowy 600mA do 3A!!! Obudowa S0T23-5, SO-8, MSOP10 Częstotliwość przetwarzania 300k-1.7MHz Jak działa step-down? 26

27 Monolithic Power Systems stabilizatory impulsowe step-down Typ MP1567 MP1570 MP2104 MP2105 MP2106 MP2109 MP2112 MP2305 MP2307 MP2309 MP1591 MP1593 MP2354 MP2355 MP2361 MP2364 Nap. Wej. [V] Prąd wyj. [A] Czę st. [MHz] Obudowa Prost. synchr QFN10 /MSOP10 T SO-8 T SOT23-5 T SOT23-5 T SOT23-5 T x SOT23-5 T QFN6 T SO-8 T SO-8 T SO-8 T x 1.5 0,3 0, SO-8 SO-8 SO-8 SO-8E QFN10 /MSOP10 TSSOP20E N N N N N N 27

28 MP2305 stabilizatory impulsowe step-down Cechy: Napięcie wejściowe 4.75 do 23 V Klucz (max. 3,4A), 340kHz Synchroniczny prostownik 1.1A Referencja 920mV Obudowa SO-8 Zastosowania do zasilania FPGA, DSP, w sprzęcie sieciowym, komputerowym itp

29 MP2305 płytka ewaluacyjna

30 Monolithic Power Systems układy zasilania diod LED, niskonapięciowe Cechy: Napięcie wejściowe 2.5-6V lub 2.6 do 37 V Prąd klucza 450mA do 3.6A!!! Obudowa S0T23-5, QFN6, QFN16 Częstotliwość przetwarzania MHz lub zmienna 30

31 Monolithic Power Systems układy zasilania diod LED Typ Nap. Wej. [V] Prąd klucza [A] Czę st. [MHz] Obudowa MP QFN16 lampa błyskowa 4LED MP SOT LED * 20mA MP QFN16 4 LED x 20mA, pompa ład. MP zmienna MSOP10 / QFN16 15 LED * (do 80mA) MP zmienna SOT LED * (do 80mA) MP zmienna QFN6 / SOT LED * 20mA MP SOT23-6/QFN8 5 LED * 20mA MP SOT LED * 20mA 31

32 MP1523 sterownik łańcucha LED Cechy: Napięcie wejściowe 2.7-5,5V Klucz 450mA, 0.6Ohm Prąd wyjściowy do 80mA Referencja 400mV Obudowa SOT-23-5 Regulacja jaskrawości PWM MP1523 płytka ewaluacyjna

33 Supertex HV8xx układy zasilania folii EL niskonapięciowe, impulsowe Odrobina teorii: I stopień przetwarzanie do 90 (80-100) V DC II stopień mostek przeciwsobny zasila folię EL napięciem prostokątnym 180 Vp.p ( ). 3V 90V 180Vpp 33

34 Supertex HV8xx Typ HV809 HV823 HV825 HV826 HV830 HV831 HV832 HV833 HV839 HV841 HV850 HV857 HV858 Nap. zas. [V] ,5 1-1,6 1,8-3, ,6 1,8-5,6 2-5,8 2-5,8 3,0-4, układy zasilania folii EL Nap. wyj. [Vpp] Pow. Folii [cm2] Inne podwójny podwójny podwójny podwójny Pompa ład. Potrójny 34

35 Przykład - Supertex HV823 Cechy: Zasilanie - 3V/25mA Powierzchnia folii ok. 20cm2 35

36 Monolithic Power Systems - oferta producenta stabilizatory impulsowe step-up i step-down zasilacze impulsowe dla diod LED sterowniki lamp CCFL wzmacniacze audio klasy D Wzmacniacze audio: MP moc do 20W, mono, obudowa DIP8, SO-8 MP moc do 30W, mono, mostkowy, obudowa TSSOP20 MP stopień mocy, ½ mostka H, 75W, obudowa SO-8

37 Wzmacniacze operacyjne: MP8102: Vcc V,Icc = 7uA, Iout = 20mA rail-to-rail, pasmo = 600kHz, Obudowa SOT23-5 MP8100: przeznaczony do pomiaru prądu na dodatnim biegunie zasilania stosowany w obwodach monitorowania stanu baterii, itp. Vcc V Obudowa SO-8

38 Stabilizatory liniowe LDO: MP8801: Vcc V,Iout = 150mA Obudowa SOT23-5 Dostępna wersja regulowana V oraz 2.5, 2.85, 3.3V MP2000: Vcc 1.35!!! - 5.5V,Iout = 150mA Napięcie referencyjne tylko 0.5V Obudowa SOT23-5 Dostępna wersja regulowana 0.5!!! - 5.0V oraz 1.2V MP8802: jak MP8801, Iout = 250mA

39 Supertex inc. - oferta producenta kontrolery i konwertery DC/DC układy hot-swap układy dla telekomunikacji - generatory sygnału dzwonka, układy do Power-Over-Ethernet sterowniki przetworników ultradźwiękowych, wysokonapięciowe sterowniki linii sterowniki MEMS wysokonapięciowe tranzystory MOS tranzystory IGBT

40 Supertex inc. - tranzystory HVMOS N-MOS kanał zubożony (normalnie wyłączone) Typ TN0604 TN2540 TN2510 VN3205 VN2224 VN2406 VN2460 Uds [V] Rd [Ohm] 0,75 5 1,5 0,3 1, Ugs [V] 1, , P-MOS kanał zubożony (normalnie wyłączone) Typ VP3203 VP2206 TP2424 TP2640 obudowy TO-92, TO-243, DPAK Uds [V] Rd [Ohm] 0,6 0, Ugs [V] 3,5 2,4 2

41 Supertex inc. - tranzystory HVMOS N-MOS kanał wzbogacony (normalnie włączone) Typ LND150 DN3525 DN3535 DN2470 Uds [V] Rd [Ohm] obudowy TO-92, TO-243, DPAK IGBT Typ GN2470 Ugs [V] 1,5-3,5 1,5-3,5 1,5-3,5 1,5-3,5 Uds [V] 700 Obudowa DPAK I[A] 1 (pk.3,5) I [ma]

42 HV7800 wzmacniacz operacyjny? Przeznaczony do pomiaru prądu na dodatnim zacisku zasilania Na stałe w konfiguracji przetwornika prądnapięcie Wzmocnienie ku= 1 (+/- 1%) Napięcie zasilania 3-450V!!! Obudowa SOT23-5

43 Deklaracja Wszystkie prezentowane produkty spełniają wymagania dyrektywy nr 2002/95/EC Komisji Europejskiej

44 Dziękuję za uwagę

45 Jak działa step-up? U1 U1 Problem: Bateria ma niskie napięcie ale daje dużo prądu Potrzebujemy wyższego napięcia Prądu potrzeba jakby nieco mniej krasnoludek nie jest duży, na szczęście kilka krasnoludków waży więcej stół jest wysoki Wystarczy, że na górę wejdzie paru a wszyscy będą szczęśliwi 45

46 Jak działa step-up? U1 U1 Spostrzeżenia: W układzie jest cewka element sprężysty elektrycznie Indukcyjność cewki jest miarą jej sprężystości Krasnoludki zauważyły procę, która zawiera elastyczny element

47 U1 U1 I1 Spostrzeżenia: Cewką ładujemy prądem Energia = ½ * L * I^2 Zbyt duży prąd nasyca cewkę Prąd narasta przez określony czas, potem cewką sie nasyca, wzrost lub podtrzymanie prądu marnuje go Krasnoludki mogą naciągnąć cięgło Energia = ½ * F * h^2; F - twardość gumy, h stopień naciągnięcia Wystarczy kilku krasnoludków do naciągnięcia cięgła, użycie większej grupy krasnoludków nie poprawia efektu Cięgło trzeba naciągnąć i użyć, nie ma sensu trzymać go zbyt długo napiętego krasnoludki mogą się zmęczyć, guma się rozciągnie

48 U1 U1 Spostrzeżenia: W cewce zgromadzona jest duża ilość energii Jeśli rozłączymy klucz, cewka zachowa się we właściwy sobie sposób spróbuje wymusić dalszy przepływ prądu Puszczamy klucz Energia zgromadzona w cięgle kipi rządzą działania Jeśli krasnoludki puszczą cięgło, popędzi ono w górę Trzech krasnoludków puszcza cięgło, czwarty twardo się go trzyma

49 I1 U1 U1 Spostrzeżenia: Prąd płynie teraz przez diodę... Potencjalnie napięcie na cewce może być bardzo wysokie Krasnoludek zostaje porwany przez cięgno... Nie wiadomo właściwie, jak wysoko krasnoludek poleci. Może równie dobrze przeskoczyć stół

50 I1 U1 U1 Spostrzeżenia:... i ładuje kondensator Napięcie jest przyduszone przez układ diody i kondensatora, energia jest kanalizowana do kondensatora i wytwarza na nim napięcie, które po każdym cyklu narasta... i ląduje koło makowca Wyjątkowo lotnego krasnoluda należy nakierować odpowiednio zastosowanym kawałkiem listewki

51 Jak działa step-up? U2 Ud U1 I1 Spostrzeżenia: U2 Ud Prąd po zamknięciu klucza narasta w przybliżeniu liniowo Po otwarciu klucza powstaje impuls napięciowy, prąd kierowany jest do kondensatora

52 Jak działa step-down? U2 U1 Problem: Dysponujemy tylko wysokim napięciem, które uszkodzi zasilany układ Potrzebujemy niższego napięcia ale najprawdopodobniej przy wyższym prądzie Krasnoludek po zeskoczeniu ze stołu może zrobić sobie krzywdę Krasnoludek, który bezpiecznie dostanie się na dół pozostanie pełnosprawnym krasnoludkiem i może jeszcze dużo dobrego uczynić

53 U2 I U1 Spostrzeżenia: Jak już wiemy elastyczna elektrycznie cewka ma tendencję do wygładzania prądu Na cewkę podajemy napięcie, włączając klucz, narasta prąd Krasnoludek może zeskoczyć na cięgło procy, co złagodzi jego spadanie Krasnoludek skacze i spada na cięgło

54 U2 U1 I Spostrzeżenia: Prąd narasta liniowo, rośnie energia zgromadzona w cewce, która jest tym większa im większa cewka (jej indukcyjność) i prąd Na kondensatorze narasta powoli napięcie Krasnoludek ląduje na cięgle, wzrasta naciąg cięgła. Rośnie energia, która jest tym większa, im większa twardość cięgła i jego naciąg Krasnoludek myślami jest już na dole

55 U2 U1 I Spostrzeżenia: Klucz rozłączamy, zanim prąd niebezpiecznie narośnie Jeśli cewka ma zbyt małą indukcyjność, prąd narasta błyskawicznie, może nastąpić awaria Krasnoludek, musi zgrabnie opuścić cięgło, zanim uderzy ono w podłogę razem z nim Jeśli krasnoludek zeskoczy w porę, cięgło przestanie kierować się w dół Jeśli cięgło jest zbyt miękkie, krasnoludkowi zabraknie refleksu i może stać mu się krzywda

56 Jak działa step-down? Ud U2 U1 Ud I1 Spostrzeżenia: Prąd po zamknięciu klucza narasta w przybliżeniu liniowo kieruje się na wyjście (do kondensatora) Po otwarciu klucza prąd samoczynnie maleje, nadal kieruje się na wyjście U2