Питание ИС ШИМ контроллера и драйверов затвора стабилизированным напряжением

Питание ИС ШИМ контроллера и драйверов затвора стабилизированным напряжением

(c) klausmobile 2000

Во многих практических конструкциях автомобильных ПН микросхема ШИМ контроллера (например TL494, SG3524 и т.п.) питается непосредственно от входа REMOTE (смотри описания ПН усилителей MTX и Jensen) через прямо включенный защитный диод. При наличии внешнего драйвера затвора (инвертора, повторителя) – ток потребления от шины REMOTE не превышает 20 мА и таким образом укладывается в возможности любого головного устройства. При работе ИС контроллера напрямую на затворы МДП ключей ее средний ток потребления возрастает до 50-80 мА (тепловой предел для ИС в DIP16 корпусе – 1 Вт при 45С). Что также вряд ли способно перегрузить источник REM-сигнала. Тогда зачем выдумывать отдельный стабилизатор или ключ для питания ИС контроллера?

А вот зачем. Затвор МДП-транзистора – это просто нелинейная емкость. Причем нелинейна она только до момента полного открытия канала (насыщения), далее ее можно уверенно считать простым конденсатором. В зависимости от температуры, обычный МДП транзистор начинает открываться при Uзи=2-4В, насыщение – в зависимости от Т, Iс и Uси происходит при напряжении порядка 5-10В. Например, для IRFI 1010N (прекрасный низкоомный ключ) при 25С предельный паспортный ток 49А достигается при 6В, при 175С – при 6.5В на затворе (заряд на затворе около 60 нКл).

Если же напряжение на затворе продолжает расти, то … предел по току и тепловой мощности от этого точно не изменится. Зато на затворе появится избыточный положительный заряд – порядка 6 нКл на каждый вольт, и при +12В на затворе достигает 100 нКл.

А вот при закрытии транзистора избыточный заряд нам точно не нужен. Ведь пока сквозь драйвер затвора не стекут на землю те самые 100-60=40 нКл "лишнего" заряда, транзистор все еще открыт в полную силушку. Это и ненужная задержка выключения, и лишняя нагрузка на драйвер затвора (вынуждающая ставить неоправданно мощные повторители).

Давайте прикинем. Напряжение бортсети на ходу – 14В. На выходе Remote – 13В. Минус 0.6В на диоде = 12.4В питания микросхемы. Если ее выходные транзисторы (Дарлингтоны) включены эмиттерным повторителем, импульс на выходе достигает 11.0В. Внешний повторитель отнимет еще 1В. Итого – 11В без внешнего драйвера, 10В с таковым. Избыток налицо.

Что же делать? Питать всю цепь возбуждения (ИС+драйверы) от линейного стабилизатора, дающего ровно столько вольт питания сколько нужно. А нужно: 7В на затворе + 0.7В на повторителе + 1.3В на транзисторе ИС = итого 9В. А чтоб с запасом было – 10В.

Причем желательно ток питания брать от АКБ, а включать стабилизатор – слабым током от шины Remote. И чтоб поменьше лишних деталей.

Для решения задачи идеально подходит LM2931, советский аналог 1156ЕН5. Но только в 5-выводном транзисторном корпусе! (есть варианты с фиксированным Uвых, с 3 выводами).

Эта схема специально разработана для автомобильного примения. Особенности по сравнению с обычными 3-выводными стабилизаторами:

– Регулировка выходного напряжения 1.2-36В, выходной ток до 100 мА.

– Падение напряжения при токе 100 мА – типовое 300 мВ, максимум 600 мВ.

– Отключение нагрузки при переполюсовке питания и аварийном превышении питания (защита от импульсов -50 … +60В, постоянного напряжения -30…+36В).

– Дистанционный запуск положительным логическим сигналом (требуется 1 внешний NPN транзистор, управляющий ток до 50 мкА).

– Ток потребления не выше 1 мА

Вот так выглядит простейшее типовое включение:

Выходное напряжение задается делителем R4/R5 : U=1.2В * (R4+R5) / R4. Значение R4 (на нем падает 1.2В опорного напряжения) – до 51 кОм, можно и меньше. R3 – от 10 до 51 кОм. Транзистор – любой маломощный с малым обратным током коллектора.

ИС включается, когда напряжение на входе Adj (коллектор Q1) падает ниже 2В. Конденсаторы, показанные на схеме, обеспечивают устойчивость стабилизатора и должны располагаться непосредственно рядом с выводами ИС. Импульсную нагрузку (ШИМ контроллер, повторители) – шунтировать локальными керамическими конденсаторами.

Входной транзистор можно заменить на транзисторный оптрон (с малым током утечки), с подходящим балластным резистором в первичной цепи – тогда гарантирована устойчивость от помех по управляющему входу.

Благодарности, ссылки, примечания:

Даташит – Cайт National Semiconductors или www.chipinfo.ru

– "Микросхемы для линейных источников питания", Додэка, Москва 1999


Категория: Источники питания
Метки:

Написать коментарий

*
= 5 + 1

Добавить изображение

Последние статьи