wersja mobilna | kontakt z nami

Przetwornice o ekstremalnie małym poborze mocy

Numer: Grudzień/2015

Projektując urządzenia elektroniczne inżynierowie muszą coraz bardziej wytężać umysły, aby spełnić wymagania najnowszych norm, takich jak Energy Star, dotyczących całkowitego poboru mocy w trybach aktywnym i czuwania urządzenia. Z pomocą przychodzi firma Power Integrations, która niedawno zaprezentowała nową rodzinę scalonych przetwornic przeznaczonych do zasilania urządzeń w trakcie spoczynku lub do realizacji systemów zasilania zapasowego.

Pobierz PDF

Amerykańska firma Power Integrations od wielu lat dostarcza innowacyjne układy zasilania, koncentrując się na podzespołach o małych stratach mocy, systemach odnawialnej energii i transmisji mocy. Jej produkty obejmują rozwiązania o mocy znamionowej od miliwatów do megawatów. Nowa rodzina przetwornic InnoSwitch-EP pozwala na dostarczanie nawet 24 W, 27 W lub 35 W mocy (w zależności od wersji), przy zachowaniu bardzo małego poboru prądu zasilającego w momencie, gdy wyjście przetwornicy nie jest obciążone.

Zastosowane technologie

Fotografia 1. Nowa przetwornica firmy Power Integrations wraz z projektem referencyjnym zasilacza

Rodzina układów InnoSwitch-EP obejmuje trzy podzespoły oznaczone INN2603, INN2604 i INN2605. Są to scalone przetwornice zaporowe, które mogą pracować w trybie stabilizacji napięciowej lub prądowej.

Dzięki zastosowaniu wbudowanego, kluczującego tranzystora mocy MOSFET o napięciu znamionowym 725 V, synchronicznego prostowania i precyzyjnego monitorowania napięcia i prądu wyjściowego, nowe układy nie tylko mogą posłużyć do różnorodnych aplikacji, wymagających stabilnego zasilania i dużej sprawności, ale też dobrze zabezpieczają urządzenie przed skokami napięcia i przeciążeniem. Ważne są też ochrona nadnapięciowa wyjścia, zabezpieczenie termiczne oraz redukcja jitteru częstotliwości w celu zmniejszenia EMI.

Nowe przetwornice błyskawicznie dostosowują się do zmian obciążenia, eliminując tzw. zjawisko "shoot-through", zarówno w trakcie pracy w trybie ciągłym, jak i nieciągłym. Tym samym zapewniają prąd dokładnie wtedy, kiedy jest potrzebny, a jednocześnie utrzymując pobór mocy przy braku obciążenia, na poziomie nie wyższym niż 10 mW.

Rysunek 2. Przetwornica InnoSwitch-EP

Układy InnoSwitch w czasie startu wykorzystują prąd pobierany ze źródła wysokiego napięcia, połączonego z drenem tranzystora kluczującego, eliminując konieczność stosowania zewnętrznych elementów startowych. Wykorzystanie uzwojenia pomocniczego, zmniejsza pobór mocy bez obciążenia i zwiększa wydajność systemu podczas normalnej pracy.

Istotne jest także, że wykorzystana w nowych przetwornicach technologia FluxLink pozwala wyeliminować z konstrukcji transoptory realizujące sprzężenie optyczne, które najczęściej są przyczyną degradacji parametrów podzespołów zasilania w czasie jego użytkowania.

Rysunek 3. Rozkład wyprowadzeń układów InnoSwitch-EP

FluxLink pozwala na precyzyjną kontrolę unikając kompromisów dotyczących dokładności, charakterystycznych dla regulacji po stronie pierwotnej. Ponadto, w przeciwieństwie do przetwornic regulowanych po stronie pierwotnej, rozwiązania oparte na układzie InnoSwitch są regulowane po stronie wtórnej i są z natury mniej wrażliwe na tolerancję podzespołów zewnętrznych, takich jak transformatory, diody, rezystory i kondensatory.

Skutkuje to znacznym zwiększeniem wydajność produkcji i obniża całkowite koszty aplikacji. W porównaniu do rodziny InnoSwitch-CH, przetwornice InnoSwitch-EP pozwalają na swobodną regulację poziomu prądu wyjściowego za pomocą zewnętrznego elementu sterującego (rezystora).

W efekcie układy serii InnoSwitch-EP świetnie nadają się do zasilania wszelkiego rodzaju nowoczesnych urządzeń elektronicznych, a przede wszystkim elektroniki konsumenckiej, komputerów przenośnych, urządzeń telekomunikacyjnych oraz systemów ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji.

Rezultaty

Tabela 1. Dostępne wersje układów InnoSwitch-EP oraz ich maksymalna moc wejściowa w konstrukcjach typu open-frame

Nowe układy pozwalają producentom elektroniki konsumenckiej na spełnienie rosnących wymagań stawianych odnośnie całkowitego poboru mocy (TEC - Total Energy Consumption), określanych w ramach różnych standardów.

Wśród nich m.in. standardu Energy Star, a w tym jego najnowszej, siódmej wersji dla monitorów komputerowych oraz wymagań California Energy Commission, European Union Code of Conduct (CoC) Version 5, Tier 2 i nadchodzącego standardu amerykańskiego Departamentu Energii (DoE 6), które staną się obowiązkowe już w lutym 2016 r.

Rysunek 4. Typowy schemat zasilacza z nową przetwornicą

Implementacja układów InnoSwitch-EP w nowych projektach jest bardzo prosta, co udało się uzyskać dzięki minimalizacji dodatkowych komponentów, potrzebnych w projekcie. Jest to zarazem czynnik umożliwiający zarówno zmniejszenie rozmiarów budowanego urządzenia, jak i obniżenie jego kosztów.

W efekcie, w oparciu o przetwornice InnoSwitch-EP możliwe jest budowanie zasilaczy o mocy 20 W i sprawności na poziomie 90% w bardzo szerokim zakresie obciążeń oraz przy jednoczesnym obniżeniu całkowitego poboru mocy w czasie spoczynku poniżej 30 mW. Dowodem na ten fakt jest projekt referencyjny zasilacza 12 V na napięcie wejściowe 85...265 VAC, przygotowany przez producenta.

Przetwornice InnoSwitch, dzięki zdolności do precyzyjnej regulacji prądu, mogą również posłużyć do zasilania diod LED mocy, zachowując niezmienne parametry przez wiele lat ciągłej pracy zasilaczy.

Pozostałe artykuły

Pomysłowe diody LED RGB

Numer: Grudzień/2015

Postęp techniczny daje producentom komponentów elektronicznych zaskakujące możliwości. Współcześnie nikogo już nie dziwi, że dioda LED może świecić w dowolnym kolorze - światło emitowane przez różnobarwne struktury umieszczone we wspólnej obudowie miesza się, umożliwiając uzyskanie dowolnej barwy świetlnej. Jednak takie typowe diody wielokolorowe są bardzo kłopotliwe w użyciu, ponieważ wymagają wielu połączeń ...

Diody LED o bardzo dużej mocy. Platforma CREE SC5 rewolucjonizuje systemy oświetlenia

Numer: Grudzień/2015

Diody LED mocy na dobre zagościły w systemach oświetlenia na całym świecie. Producenci nauczyli się wytarzać dobrej jakości zamienniki żarówek, tworzyć reflektory i radzić sobie z różnymi trudnościami, jakie pojawiają się, gdy używa się wielu diod LED mocy, by wyprodukować taką "żarówkę" o odpowiednio dużym strumieniu świetlnym. Firma CREE, jeden z pionierów w dziedzinie LED-ów mocy, postanowiła zupełnie ...

FRAM w natarciu - zestaw z MSP430FR4133

Numer: Grudzień/2015

Pomimo zalewu mikroprocesorów opartych na rdzeniu Cortex-M, firma Texas Instruments konsekwentnie rozwija własne rozwiązania 16-bitowe. Do opisanego w EP 7/14 zestawu z mikrokontrolerem MSP430FR5969 z pamięcią FRAM niedawno dołączył kolejny, z MSP430FR4133.

PSoc4247 - PSoC 4M na maksa

Numer: Grudzień/2016

Firma Cypress konsekwentnie rozwija ofertę układów SoC z rdzeniem Cortex M0. Po wprowadzeniu budżetowych procesorów z serii PSoC4000, rozbudowy doczekała się także rodzina PSoC424xM. Równocześnie do oferty został wprowadzony zestaw uruchomieniowy CY8CKIT-043 pozwalający na zapoznanie się z możliwościami najlepiej wyposażonego przedstawiciela rodziny ? CY8C4247.

8-bitowa kontrofensywa (2)

Numer: Grudzień/2016

Firma Microchip, jeden z największych na świecie graczy w obszarze projektowania i produkcji mikrokontrolerów, wymyślił strategię, dzięki której użytkownicy poszukujący nieskomplikowanych mikrokontrolerów chętnie sięgną po 8-bitowe, sprawdzone mikrokontrolery PUC. Zastosowano pomysłowe połączenie starego, ale sprawdzonego i bardzo popularnego rdzenia PIC16 z nietypowymi, nowatorskimi peryferiami, pracującymi niezależnie od rdzenia ...

Mobilna
Elektronika
Praktyczna

Elektronika Praktyczna

 2017

PrenumerataePrenumerataKup w kiosku wysyłkowym

Elektronika Praktyczna Plus

lipiec - grudzień 2012

Kup w kiosku wysyłkowym