Контроллеры для DC/DC-преобразователей

Компания Texas Instruments непрерывно разрабатывает и реализует новые идеи и решения для источников питания. Эти решения впоследствии воплощаются в виде малогабаритных микросхем. Высоким спросом пользуются контроллеры для гальванически не развязанных DC/DC-преобразователей (табл. 1, 2, 3).

Таблица 1. Контроллеры TI для понижающих синхронных DC/DC-источников

Наиме
нование
Режим управления (обратная связь) Входное напря
жение, В
Выходное напря
жение, В
Макс. выход
ной ток драй
вера, А
Частота, кГц Точность внут
реннего опорного источ
ника, %
Встро
енная цепь вольт-добавки
Вывод POWER GOOD Плав
ный запуск
Вход внешней синхро
низации
Корпус
TPS40000 Напряжение 2,25…5,50 0,70…4,00 1,0 300/600 1,0 Есть Нет Есть Нет MSOP-10
TPS40002 Напряжение 2,25…5,50 0,70…4,00 1,0 300/600 1,0 Есть Нет Есть Нет MSOP-10
TPS40007 Напряжение 2,25…5,50 0,70…4,00 1,0 300/600 1,0 Есть Нет Есть Нет MSOP-10
TPS40009 Напряжение 2,25…5,50 0,70…4,00 1,0 300/600 1,0 Есть Нет Есть Нет MSOP-10
TPS40020 Напряжение 2,25…5,50 0,70…4,00 2,0 100…1000 1,0 Есть Есть Есть Есть HTSSOP-16
TPS40021 Напряжение 2,25…5,50 0,70…4,00 2,0 100…1000 1,0 Есть Есть Нет Есть HTSSOP-16
TPS40040 Напряжение 2,25…5,50 0,60…4,95 1,0 300 1,0 Есть Нет Есть Нет SON-8
TPS40041 Напряжение 2,25…5,50 0,60…4,88 1,0 600 1,0 Есть Нет Есть Нет SON-8
TPS40042 Напряжение 3,00…5,50 0,70…4,95 1,2 600 внешний Есть Нет Есть Нет SON-10
TPS40054 Напряжение 8,00…40,0 0,70…35,0 1,0 до 1000 1,0 Есть Нет Нет Есть PwrPAD-16
TPS40055 Напряжение 8,00…40,0 0,70…35,0 1,0 до 1000 1,0 Есть Нет Нет Есть PwrPAD-16
TPS40056 Напряжение 10,0…40,0 0,70…35,0 1,0 до 1000 внешний Есть Нет Нет Есть PwrPAD-16
TPS40057 Напряжение 8,00…40,0 0,70…35,0 1,0 до 1000 1,0 Есть Нет Есть Есть PwrPAD-16
TPS40060 Напряжение 10,0…55,0 0,70…45,0 1,0 до 1000 1,0 Нет Нет Нет Есть PwrPAD-16
TPS40061 Напряжение 10,0…55,0 0,70…45,0 1,0 до 1000 1,0 Нет Нет Нет Есть PwrPAD-16
TPS40075 Напряжение 4,50…28,0 0,70…23,0 1,0 до 1000 1,0 Есть Есть Есть Есть QFN-20
TPS40077 Напряжение 4,50…28,0 0,70…23,0 1,0 до 1000 1,0 Есть Есть Есть Нет PwrPAD-16
TPS40100 Ток 4,50…18,0 0,70…5,50 1,3 600 1,0 Нет Есть Есть Есть QFN-24
TPS40101 Напряжение 4,50…18,0 0,70…5,50 1,3 1000 1,0 Нет Есть Есть Есть QFN-24
TPS40190 Напряжение 4,50…15,0 0,59…12,7 1,2 300 1,0 Есть Нет Есть Нет SON-10
TPS40192 Напряжение 4,50…18,0 0,59…14,4 1,2 300/600 0,5 Есть Есть Есть Нет SON-10
TPS40193 Напряжение 4,50…18,0 0,59…14,4 1,2 300/600 0,5 Есть Есть Есть Нет SON-10<
/strong>
TPS40195 Напряжение 4,50…20,0 0,59…17,0 1,2 до 600 0,5 Есть Есть Есть Есть TSSOP-16, QFN-16
TPS5124 Напряжение 4,50…15,0 0,90…12,0 2,0 до 500 1,0 Есть Нет Нет Нет TSSOP-30

 

Таблица 2. Контроллеры TI для понижающих многофазных синхронных DC/DC-источников

Наиме-нование Число каналов Число фаз Входное напря-жение, В Выходное напряжение, В Макс. выход ной ток драй вера, А Частота, кГц Точность внутрен него опорного источ ника, % Вывод POWER GOOD Плавный запуск Защита от пере напря жения Корпус
TPS40090 1 2, 3, 4 4,50…15,0 0,70…3,30 регулир. до 1000 1,00 Есть Нет Есть TSSOP-24, QFN-28
TPS40091 1 2, 3, 4 4,50…15,0 0,70…3,30 регулир. до 1000 1,00 Есть Нет Есть TSSOP-24, QFN-28
TPS40131 1 2 1,00…40,0 0,70…5,80 1,0 до 1000 1,00 Есть Есть Есть QFN-32
TPS40132 1 2 1,00…40,0 0,60…5,80 1,0 до 1000 0,80 Есть Есть Есть QFN-32
TPS40140 1, 2 1, 2 2,00…40,0 0,70…5,80 1,2 до 1000 0,50 Есть Есть Есть QFN-36
TPS40180 1 1 2,00…40,0 0,70…5,80 1,2 до 1000 0,75 Есть Есть Есть QFN-24
TPS51727 1 1, 2 4,50…28,0 0,40…1,25 2,7 до 500 1,50 Есть Нет Есть QFN-40

 

Таблица 3. Контроллеры TI для понижающих синхронных DC/DC-источников с высоким КПД при  малых нагрузках

Наиме-нование Число каналов Число выходов LDO Число фаз Входное напря-жение, В Выходное напря-жение, В Макс. выход ной ток драй вера, А Частота, кГц Точность внутрен него опорного источ ника, % Вывод POWER GOOD Встроен ный диод вольт-добавки Защита от пере напря жения Корпус
TPS51020 2 1 2 4,50…28,0 0,80…5,50 2,0 270, 360, 450 1,0 Есть Есть Есть TSSOP-30
TPS5110 1 1 1 4,50…28,0 0,90…3,50 1,5 до 500 1,0 Есть Нет Есть TSSOP-24
TPS51116 1 1 1 3,00…28,0 1,50…3,00 0,8 до 400 1,0 Есть Нет Есть PwrPAD-20, QFN-24
TPS51117 1 0 1 1,80…28,0 0,75…5,50 3,0 до 550 1,0 Есть Есть Есть TSSOP-14, QFN-14
TPS51120 2 2 2 1,50…28,0 2,00…5,50 3,0 270, 330, 430, 580 1,0 Есть Нет Есть QFN-32
TPS51124 2 0 2 3,00…28,0 0,76…5,50 3,0 300, 360, 420 1,0 Есть Нет Есть QFN-24
TPS51125 2 2 1 5,50…28,0 2,00…5,50 1,0 325 1,0 Есть Нет Есть QFN-24
TPS51220 2 2 2 4,50…28,0 1,00…12,0 1,5 до 1000 1,0 Есть Есть Есть QFN-32
TPS5130 3 1 2 4,50…28,0 0,90…5,50 1,5 до 500 1,5 Есть Нет Есть QFP-48
TPS51511 1 1 1 3,00…28,0 0,75…3,30 0,8 до 550 1,0 Есть Есть Есть QFN-20

 

В последнее время преобразователи с синхронным управлением приобретают все большую популярность по сравнению с «классическими». Это объясняется, прежде всего, повышенной экономичностью, меньшим уровнем шума и большей надежностью. Перспективное направление – многофазные контроллеры, в основном предназначенные для мощных низковольтных DC/DC-преобразователей (табл. 2), которым TI уделяет основное внимание. Однако морально устаревшие, но все еще пользующиеся высоким спросом контроллеры с несинхронным управлением (силовой транзистор + диод) по-прежнему производятся компанией TI (табл. 4). В различной литературе не раз приводились описания этих микросхем, поэтому в статье основное внимание уделено перспективным новинкам в области контроллеров для DC/DC-источников.

Таблица 4. Контроллеры TI для DC/DC-источников (разное)


Наиме нование Топология Синхронное управление Входное напря-жение, В Выходное напря-жение, В Макс. выход ной ток драй вера, А Частота, кГц Точность внутрен него опорного источ ника, % Встро енный диод вольт-добавки Вывод POWER GOOD Корпус
TPS40210 Нет 4,50…52,0 5,00…250 0,8 до 1000 2,0 Нет Нет PwrPAD-10, SON-10
TPS40211 Есть 4,50…52,0 5,00…250 0,8 до 1000 2,0 Нет Нет PwrPAD-10, SON-10
TPS43000 Нет 1,80…9,00 0,80…8,00 1,2 до 2000 2,0 Нет Нет TSSOP-16
TPS51100 Нет 4,75…5,25 0,60…1,70 внешний Нет Нет PwrPAD-10
TPS51200 Нет 0,30…3,60 0,30…3,60 внешний Нет Есть SON-10
TPS64200 Нет 1,80…6,50 1,20…6,50 2,0 Нет Нет SOT-23
TPS64201 Нет 1,80…6,50 1,20…6,50 2,0 Нет Нет SOT-23
TPS64202 Нет 1,80…6,50 1,20…6,50 2,0 Нет Нет SOT-23
TPS64203 Нет 1,80…6,50 1,20…6,50 2,0 Нет Нет SOT-23
UC3572 инвертирующий, обратноходовый 4,75…30,0 -48,0…0,00 0,5 300 2,0 Нет Нет SOIC-8, DIL-8
TL1451A повышающий, понижающий, обратноходовый >3,60…50,0 2,50…50,0 0,02 до 500 4,0 Нет Нет PDIP-16, SOIC-16, SSOP-16, TSSOP-16
TL5001 повышающий, понижающий, обратноходовый 3,60…40,0 1,00…50,0 0,02 до 500 3,0 Нет Нет PDIP-8, SOIC-8, SO-8

TPS40042 – синхронный понижающий ШИМ-контроллер, предназначенный для построения DC/DC-преобразователей с низким выходным напряжением (от 0,7 до 4,95 В), высоким выходным током (зависит от характеристик внешних силовых транзисторов, обычно до 20…25 А) и высокой частотой преобразования (до 1 МГц). Основные области применения: питание модулей динамической памяти (DDR, DDR-II и т.д.), гибридные DC/DC-модули питания, телекоммуникации. Основное отличие от других контроллеров – внешний источник опорного напряжения, который позволяет реализовать более гибкое управление микросхемой и расширяет область ее применения.  

TPS40192 и TPS40193 – синхронные понижающие ШИМ-контроллеры с выходом POWER GOOD (рис. 1, вывод PDG) и внутренним опорным источником повышенной точности (0,5%). Широкий диапазон входного напряжения (от 4,5 до 18 В) позволяет применять эти контроллеры в составе DC/DC-преобразователей компьютерных видео/аудиокарт, телевизоров, мониторов и прочей бытовой электроники. Как все синхронные контроллеры Texas Instruments, TPS40192/ TPS40193 имеют в своем составе адаптивный узел, предотвращающий протекание сквозного тока через оба внешних силовых транзистора.

 

Типовая схема включения контроллеров TPS40192/ TPS40193

 

Рис. 1. Типовая схема включения контроллеров TPS40192/ TPS40193

TPS40131 и TPS40132 – синхронные понижающие двухфазные ШИМ-контроллеры (табл. 2). Основная область применения: низковольтные DC/DC-источники питания с высоким выходным током (до 50 А). Отличительные особенности: встроенные драйверы для двух пар внешних силовых транзисторов, работающих в противофазе, что позволяет увеличить КПД и надежность источника. Встроенный дифференциальный усилитель может использоваться для помехозащищенного контроля выходного напряжения на нагрузке, что в значительной степени упрощает требования к топологии печатной платы. При использовании 6-битного цифрового делителя выходного напряжения TPS40120 появляется возможность программного управления выходным напряжением источника на базе TPS40131 и TPS40132 (рис. 2).

 

Типовая схема подключения цифрового делителя TPS40120 с контроллерами TPS40131/ TPS40132

 

Рис. 2. Типовая схема подключения цифрового делителя TPS40120 с контроллерами TPS40131/ TPS40132

Отдельно стоит упомянуть синхронные понижающие контроллеры, оптимизированные для работы на широкий диапазон нагрузки (табл. 3). Их основное назначение – преобразователи напряжения аккумуляторных батарей в ноутбуках, источниках питания ЖК-мониторов/телевизоров.

TPS51120 – синхронный понижающий двухфазный ШИМ-контроллер. Основные особенности: при отсутствии нагрузки собственный ток потребления микросхемы в активном режиме не превышает 0,5 мА (в выключенном состоянии – 7 мкА, в режиме ожидания – 100 мкА) во всем диапазоне входного напряжения (от 4,5 до 28 В), наличие регулируемой частоты преобразования (200 кГц…1 МГц). Для целей управления помимо данных о напряжении на нагрузке контролируется ток в катушке, то есть реализована обратная связь по току. Фактически при наличии нагрузки контроллер работает в режиме непрерывного тока, а при малой или отключенной нагрузке – в режиме прерывистых токов. Такая схема построения позволяет увеличить КПД преобразователя во всем диапазоне нагрузок.

 


Заключение

На сегодняшний день контроллеры для импульсных источников питания от компании Texas Instruments уверенно и прочно заняли нишу среди недорогих, надежных, многофункциональных и в то же время простых в эксплуатации импульсных источников питания малой, средней и большой мощности. Наиболее характерными применениями для них являются как бытовая электроника (компьютеры, ноутбуки, DVD-проигрыватели, ЖК-телевизоры и мониторы и т.п.), так и промышленная и медицинская аппаратура.

 

Литература

1. Дмитрий Цветков, «ШИМ-контроллеры STMicroelectronics», журнал «Новости электроники», 2008/3.

2. Дмитрий Еськин, «TPS40210 и TPS40211 – новые повышающие DC/DC-контроллеры Texas Instruments», журнал «Новости электроники», 2008/15.

Получение технической информации, заказ образцов, поставка – e-mail: analog.vesti@compel.ru

 

В середине 2001 г. компании Texas Instruments и КОМПЭЛ заключили официальное дистрибьюторское соглашение, которое явилось результатом длительной и успешной работы КОМПЭЛ в качестве официального дистрибьютора фирмы Burr-Brown. (Как известно, Burr-Brow ...