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

STM8S001J3 (1). Wprowadzenie. Pierwszy mikrokontroler STM8 w 8-nóżkowej obudowie

Numer: Październik/2017

Za sprawą układów STM32 firma STMicroelectronics stała się rozpoznawalna jako jeden z czołowych producentów mikrokontrolerów. Warto jednak zauważyć, że oprócz STM32 w ofercie STMicroelectronics znajduje się również inna rodzina mikrokontrolerów mająca w nazwie charakterystyczne "STM" - STM8. Do tej rodziny niedawno wprowadzono interesującą nowość ? układ w 8-nóżkowej obudowie. Jest to dobra okazja do bliższego przyjrzenia ...

Nowa generacja sterowników silników

Numer: Październik/2016

Nowa rodzina układów NovalithIC firmy Infineon zawiera układ scalony kontrolera oraz tranzystory MOSFET w pojedynczej obudowie. Dystrybutor produktów Infineona - firma Rutronik, spodziewa się, że otworzy to zupełnie nowy poziom wydajności oraz bezpieczeństwa sterowników silników.

Mikrokontrolery STM32 - który do czego? Porównanie wydajności

Numer: Październik/2016

Duża liczba dostępnych modeli mikrokontrolerów STM32 oraz wyposażanie ich w różne rdzenie powoduje, że konstruktorzy nie zawsze wiedzą, jaki model wybrać do swojej aplikacji. Postanowiliśmy wykonać serię autorskich testów, których celem było zmierzenie i porównanie wydajności różnych mikrokontrolerów w typowych zastosowaniach, jak również sprawdzenie wpływu różnych ustawień na czas wykonania programu. W artykule przedstawiamy ...

Układy zarządzania zasilaniem Maxim Integrated i Austria Micro Systems

Numer: Wrzesień/2016

...

Małe, panoramiczne wyświetlacze TFT-LCD

Numer: Sierpień/2016

Od kilku lat widać silny trend, w którego ramach alfanumeryczne i monochromatyczne graficzne wyświetlacze LCD są zastępowane kolorowymi ekranami graficznymi, wykonywanymi w technologii TFT-LCD lub OLED. Niestety, w wielu przypadkach użycie klasycznego wyświetlacza nowszego typu nie wchodzi w grę, gdyż proporcje wymiarów matryc zupełnie nie pasują do kształtu obudowy urządzenia. Sytuacja ta właśnie ulega zmianie, gdyż na rynku pojawiło ...

Mobilna
Elektronika
Praktyczna

Elektronika Praktyczna

Listopad 2017

PrenumerataePrenumerataKup w kiosku wysyłkowym

Elektronika Praktyczna Plus

lipiec - grudzień 2012

Kup w kiosku wysyłkowym