Viper22a схема регулировка тока

Поддержка проектирования VIPer17

Для ускорения проектирования импульсных ИП на основе ИС VIPer17 компания STMicroelectronics предлагает несколько оценочных наборов, информация о которых представлена в таблице 2.

Таблица 2. Оценочные наборы  

Каждая из этих опорных разработок демонстрирует примеры реализации нескольких практичных разработок обратноходовых преобразователей с выходным напряжением 5 и 12 В. Одна из опорных разработок (STEVAL-ILL017V1) (рисунок 7) демонстрирует пример реализации источника питания мощной светодиодной нагрузки со стабилизацией на выходе тока, а не напряжения.

Рис. 7. Оценочный набор STEVAL-ILL017V1

Также необходимо отметить, что ИС VIPer17 еще не поддерживается доступной на сайте STMicroelectronics версией 2.24 программы для проектирования обратноходовых преобразователей VIPer Switch Mode Power Supply Design.

VIPER22A Datasheet Download — STMicroelectronics

Признаки неисправности, их устранение

Перейдем к рассмотрению конкретных признаков неисправностей ШИМ контроллера.

Остановка сразу после запуска

Импульсный модулятор запускается, но сразу останавливается. Возможные причины: разрыв цепи обратной связи; блок питания перегружен по току; неисправны фильтровые конденсаторы на выходе. Поиск проблемы: осмотр платы, поиск видимых внешних повреждений; измерение мультиметром напряжения питания микросхемы, напряжения на ключах (на затворах и на выходе), на выходных емкостях. В режиме омметра мультиметром надо измерить нагрузку стабилизатора, сравнить с типовым значением для аналогичных схем.

Импульсный модулятор не стартует

Возможные причины: наличие запрещающего сигнала на соответствующем входе. Информацию следует искать в даташите соответствующей микросхемы. Неисправность может быть в цепи питания ШИМ контроллера, возможно внутренне повреждение в самой микросхеме. Шаги по определению неисправности: наружный осмотр платы, визуальный поиск механических и электрических повреждений. Для проверки мультиметром делают замер напряжений на ножках микросхемы и проверку их соответствия с данными в даташит, в случае необходимости, надо заменить ШИМ контроллер.

Проблемы с напряжением

Выходное напряжение существенно отличается от номинальной величины. Это может происходить по следующим причинам: разрыв или изменение сопротивления в цепи обратной связи; неисправность внутри контроллера. Поиск неисправности: визуальное обследование схемы; проверка уровней управляющих и выходных напряжений и сверка их значений с даташит. Если входные параметры в норме, а выход не соответствует номинальному значению – замена ШИМ контроллера.

Отключение блока питания защитой

При запуске широтно-импульсного модулятора, блок питания отключается защитой. При проверке ключевых транзисторов короткое замыкание не обнаруживается. Такие симптомы могут свидетельствовать о неисправности ШИМ контроллера или драйвера ключей. В этом случае нужно произвести замер сопротивлений между затвором и истоком ключей в каждой фазе. Заниженное значение сопротивления может указывать на неисправность драйвера. При необходимости делается замена драйверов.

Литература

1. Новости Электроники №2 2009 г.

2. Low Power Off Line SMPS Primary Switcher. http://www.st.com/internet/com/TECHNICAL_RESOURCES/TECHNICAL_LITERATURE/DATASHEET/CD00084384.pdf.

3. Monolithic Off-Line Chips To Meet New Efficiency Standards. http://www.st.com/stonline/products/families/power_management/ac_dc_conversion/high_voltage_converters/related_info/viper22a.htm.

3. High-voltage converters. http://www.st.com/stonline/products/families/power_management/ac_dc_conversion/high_voltage_converters/high_voltage_converters.htm.

4. VIPerPlus. http://www.st.com/stonline/domains/support/epresentations/viperplus/viperplus.htm.

4. Brownout protection in low power designs. http://energyefficiency.wordpress.com/2007/09/11/brownout-protection-in-low-power-designs/.

•••

STMicroelectronics Viper22A STTH102 STTH106

Fabio Cacciotto, STMicroelectronics

Реализация многих функций современных бытовых приборов в значительной степени основана на использовании микроконтроллеров и дополнительных схем. Хотя обеспечить изоляцию от сети переменного тока могут обычные трансформаторы с железным сердечником, низковольтное питание микропроцессоров, выходные сигналы которых управляют связанными с сетью силовыми ключами, требуют еще одного уровня электрической изоляции, такой как оптроны или импульсные трансформаторы.

Разработчики могут избежать сложностей и затрат, связанных с добавлением дополнительных компонентов изоляции от неизолированной линии сети переменного тока. Но если получение с помощью автономного импульсного источника питания одного низкого напряжения не вызывает никаких трудностей, получение нескольких напряжений представляет определенную проблему и требует относительно сложной конструкции.

В качестве альтернативы вы можете использовать однокристальный контроллер импульсного преобразователя, такой, например, как Viper22A, выпускаемый STMicroelectronics (IC₁ на Рисунке 1), с помощью которого из напряжения сети переменного тока от 88 В до 265 В можно получить два стабилизированных напряжения суммарной мощностью до 3.3 Вт. При указанных на рисунке номиналах компонентов схема обеспечивает нагрузку напряжениями –5 В ±5% при токе до 300 мА и –12 В ±10% при токе до 150 мА.

Рисунок 1.	Этот автономный импульсный источник питания стабилизирует два выходных напряжения.

В состав Viper22A входят тактовый генератор 60 кГц, источник опорного напряжения, цепь защиты от перегрева и высоковольтный силовой MOSFET, способный рассеивать мощность в несколько ватт. Хотя микросхема Viper22A выпускается в 8-выводном корпусе, для ее работы требуются всего четыре контакта: вход напряжения питания V_DD, вход обратной связи FB, а также выводы истока и стока MOSFET. Остальные выводы – вход резервного питания и дополнительные контакты стока – служат для улучшения отвода тепла в печатную плату.

Резистор R₄ ограничивает броски входного тока и одновременно выполняет функцию защитного предохранителя. Диодом D₁ переменное напряжение сети выпрямляется до эффективного значения порядка 160 В и сглаживается фильтром на элементах C₁, R₁, L₁, и C₂. Помимо сглаживания пульсаций постоянного тока, фильтр снижает электромагнитные помехи до уровня, соответствующего требованиям европейского стандарта 55014 CISPR14. Дополнительное снижение кондуктивных излучений обеспечивает демпфирующий конденсатор C₉, включенный параллельно диоду D₁.

Конденсатор C₃ накапливает положительный заряд в течение времени, когда MOSFET закрыт, и отдает его для питания микросхемы IC₁ напряжением V_DD, когда MOSFET открыт. Обратное напряжение диода D₃ может достигать суммы пикового выпрямленного напряжения сети и максимального выходного постоянного напряжения, поэтому в качестве D₃ следует выбирать диод с быстрым восстановлением, рассчитанный на пиковое обратное напряжение 600 В.

Для обратной связи, замыкающей контур регулирования, используется напряжение V_OUT2. Сумма напряжения база-эмиттер PNP транзистора общего назначения Q₁ и обратного напряжения стабилитрона D₆ устанавливает напряжение V_OUT2 равным –5 В. Стабилитрон D₇ сдвигает напряжение на входе обратной связи микросхемы IC₁ в ее линейный диапазон 0…1 В. Для исключения высокочастотной генерации в цепи обратной связи проводники, идущие к конденсатору C₄, необходимо сделать как можно более короткими. Две обмотки катушки L2 намотаны на гантельном ферритовом сердечнике TDK SRW0913; соотношение витков обмотки определяет выходное напряжение V_OUT1. Для поддержания стабилизации при отсутствии нагрузки на выходе V_OUT1 и полной нагрузке на V_OUT2 между V_OUT1 и общей линией заземления включен дополнительный резистор R₅.