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

LTC4123 - miniaturowa ładowarka bezprzewodowa

Numer: Marzec/2017

Pomimo rozwoju tej techniki, ładowanie bezprzewodowe raczej z dużą trudnością adaptuje się w sprzęcie powszechnego użytku. Zbyt długie prace nad standardem, obecność kilku konkurencyjnych rozwiązań nie ułatwiają wyboru i ?doposażenia? własnych konstrukcji w funkcje ładowania bezprzewodowego. W artykule przedstawiono rozwiązanie proponowane przez Linear Technology służące do bezprzewodowego ładowania akumulatora NiMH o niewielkiej ...

Najnowsze osiągnięcia w dziedzinie przemysłowych wyświetlaczy LCD

Numer: Marzec/2016

Od dłuższego czasu obserwujemy bardzo szybki postęp w branży dużych wyświetlaczy ciekłokrystalicznych. Dotyczy on nie tylko telewizorów - nowości technologiczne z rynku konsumenckiego szybko przenoszone są do sektora przemysłowego. Pomimo znacznie ostrzejszych wymagań odnośnie do wytrzymałości urządzeń przemysłowych, wiodącym na rynku firmom udaje się wprowadzać do sprzedaży produkty o zaskakująco dobrych parametrach. Przegląd ...

MAXimator - tani zestaw startowy z Altera FPGA z rodziny MAX10

Numer: Marzec/2016

Nowoczesna elektronika nie istnieje bez układów FPGA, czego jednak nie widać na co dzień, zwłaszcza w "zarduinizowanym" świecie mikrokontrolerów. Jedną z przyczyn słabej percepcji technologii FPGA są relatywnie wysokie ceny zestawów startowych, które zniechęcają wielu początkujących. Mamy przyjemność poinformować, że sytuacja uległa zmianie i to dzięki polskiej firmie KAMAMI, której biuro konstrukcyjne opracowało i rozpoczęło ...

D32PRO - skalowalny procesor 32-bitowy

Numer: Marzec/2016

Jakiś czas temu informowaliśmy o polskim procesorze z rdzeniem 32-bitowym D32PRO, a teraz dzięki uprzejmości firmy Digital Core Design z Bytomia, możemy podać więcej szczegółów związanych z jego architekturą i listą rozkazów. Firma DCD zajmuje się projektowaniem IP Core od 1999 roku, zatem można powiedzieć, że jej najnowsze dzieło - procesor D32PRO - jest sumą doświadczeń zbieranych przez inżynierów firmy na przestrzeni ...

Renesas Synergy, czyli jak rozwijać produkty w świecie IoT

Numer: Marzec/2016

Przemysł elektroniczny wygląda obecnie zupełnie inaczej niż jeszcze 5 lat temu. Trudno precyzyjnie wskazać moment, w którym zaszła ta zmiana, ale można śmiało powiedzieć, że elektronika stała się bardzo powszechna i modna. Nie oznacza to niestety, że lutowanie i projektowanie obwodów stało się popularne, lecz że zaczęła podlegać prawom panującym w modzie. Produkt wprowadzony w ubiegłym sezonie szybko staje się passé, ...

Mobilna
Elektronika
Praktyczna

Elektronika Praktyczna

Marzec 2017

PrenumerataePrenumerataKup w kiosku wysyłkowym

Elektronika Praktyczna Plus

lipiec - grudzień 2012

Kup w kiosku wysyłkowym