pt7

Æóðíàë äëÿ òåõ, êòî èíòåðåñóåòñÿ ýëåêòðîíèêîé

WWW.RLOCMAN.RU

ÐÀÄÈÎËÎÖÌÀÍ Ñåíòÿáðü 2018 (88)

45

Ïîâûøàåì íàïðÿæåíèå ñ ïîìîùüþ àóäèîóñèëèòåëÿ

Çà÷åì íóæåí òðàíñôîðìàòîð â èìïóëüñíîì ïðåîáðàçîâàòåëå ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè?

24

ÊÏÄ êîíòðîëëåðà äâóíàïðàâëåííîãî ïîâûøàþùå-ïîíèæàþùåãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ äîñòèãàåò 98%

8

Ïðåîáðàçîâàòåëü íàïðÿæåíèÿ â ïîëîæåíèå äâèæêà öèôðîâîãî ïîòåíöèîìåòðà

56

Æóðíàë äëÿ òåõ, êòî èíòåðåñóåòñÿ ýëåêòðîíèêîé

Åñëè Âàì íåáåçðàçëè÷íû òåìû: ìèêðîêîíòðîëëåðû àâòîìàòèçàöèÿ ñèëîâàÿ ýëåêòðîíèêà ñâåòîòåõíèêà ÑÀÏÐ èçìåðåíèÿ

èëè Âû ÿâëÿåòåñü íîñèòåëåì ïåðåäîâûõ çíàíèé â äðóãèõ îáëàñòÿõ ýëåêòðîíèêè è ãîòîâû èõ ïîïóëÿðèçèðîâàòü ïðèãëàøàåì ê ñîòðóäíè÷åñòâó!

Íîâîñòè

ÐÀÄÈÎËÎÖÌÀÍ Ñåíòÿáðü 2018 (88)

Ãëàâíûé ðåäàêòîð: À. Íèêîëàåâ

Íàä íîìåðîì ðàáîòàëè: Â. Êîëåñíèê Ñ. Ìóðàò÷àåâ À. Íèêîëàåâ Í. Ðàäóíöåâà Ì. Ðóññêèõ À. Ðóñó

Îáëîæêà: À. Êðàâ÷óê

Äèðåêòîð: Ñ. Ìóðàò÷àåâ

Ïî âîïðîñàì ðàçìåùåíèÿ ðåêëàìû, ïóáëèêàöèè àâòîðñêèõ ìàòåðèàëîâ, ñ çàìå÷àíèÿìè è ïîæåëàíèÿìè îáðàùàòüñÿ:

4 Microchip ðàçðàáîòàëà ñàìóþ òî÷íóþ â îòðàñëè ìèêðîñõåìó äâóõðåæèìíîãî ìîíèòîðà ïèòàíèÿ 5 Allegro MicroSystems âûïóñòèëà ìîíîëèòíóþ èçîëèðîâàííóþ ìèêðîñõåìó ìîíèòîðà ïèòàíèÿ 5 AKM âûïóñòèëà Hi-Fi àóäèî ÖÀÏ äëÿ ñìàðòôîíîâ âûñøåãî êëàññà 6 Toshiba àíîíñèðîâàëà íèçêîâîëüòíûé ñèëüíîòî÷íûé äðàéâåð H-ìîñòà äëÿ óïðàâëåíèÿ äâèãàòåëÿìè 7 ON Semiconductor ðàñøèðÿåò ñåìåéñòâî ðàäèîìîäóëåé Bluetooth 5 8 ÊÏÄ êîíòðîëëåðà äâóíàïðàâëåííîãî ïîâûøàþùå-ïîíèæàþùåãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ äîñòèãàåò 98% 9 EPC ïðåäñòàâëÿåò ñâåðõìèíèàòþðíûå ìîùíûå 100-âîëüòîâûå eGaN òðàíçèñòîðû 10 Fujitsu çàïóñêàåò â ïðîèçâîäñòâî 4-ìåãàáèòíûå ìèêðîñõåìû FRAM ñ ïîñëåäîâàòåëüíûì èíòåðôåéñîì 11 Maxim ðàçðàáîòàëà óíèâåðñàëüíûé ìíîãîêàíàëüíûé äðàéâåð ñâåòîäèîäíîé ïîäñâåòêè äëÿ àâòîìîáèëüíûõ TFT-LCD äèñïëååâ ñëåäóþùåãî ïîêîëåíèÿ 12 Íîâûå äðàéâåðû çàòâîðîâ Infineon ðåøàþò ïðîáëåìó ñäâèãà óðîâíåé çåìëè â èìïóëüñíûõ èñòî÷íèêàõ ïèòàíèÿ 14 ON Semiconductor àíîíñèðîâàëà SiC äèîäû äëÿ àâòîìîáèëüíûõ ïðèëîæåíèé 14 STMicroelectronics ïðåäñòàâèëà ïðîñòîé â èñïîëüçîâàíèè ìîäóëü ÃÍÑÑ, îñíîâàííûé íà ÷èïå Teseo III 16 Ampleon àíîíñèðîâàëà âûñîêîýôôåêòèâíûé 1600-âàòòíûé òðàíçèñòîð äëÿ ×Ì ðàäèîâåùàòåëüíûõ ïåðåäàò÷èêîâ 16 ABLIC âûïóñêàåò íà ðûíîê óñèëèòåëü ñ íóëåâûì äðåéôîì äëÿ àâòîìîáèëüíûõ ïðèëîæåíèé 17 Ïîëíîñòüþ èíòåãðèðîâàííûé âûêëþ÷àòåëü ïèòàíèÿ STMicro-electronics ïîâûñèò áåçîïàñíîñòü è óïðîñòèò ðàçðàáîòêó ñèñòåì 18 Skyworks âûïóñòèëà óíèâåðñàëüíûé ìîäóëü âõîäíîãî èíòåðôåéñà LTE äëÿ ïðèëîæåíèé IoT 19 Toshiba ïðèñòóïàåò ê ïðîèçâîäñòâó óñèëèòåëåé ìîùíîñòè äëÿ àâòîìîáèëüíûõ àóäèîñèñòåì 20 STMicroelectronics ïðåäëàãàåò íàáîð äëÿ ñîçäàíèÿ ñâåðõêîìïàêòíûõ ñòàíöèé áåñïðîâîäíîé çàðÿäêè óñòðîéñòâ Èíòåðíåòà âåùåé è íîñèìûõ ïðèáîðîâ 21 Äâóíàïðàâëåííûé áóôåð êîìïàíèè Diodes îáåñïå÷èâàåò àâòîìàòè÷åñêîå ïîäêëþ÷åíèå è èçîëÿöèþ ïîñëåäîâàòåëüíûõ øèí ïðè ãîðÿ÷åé çàìåíå îáîðóäîâàíèÿ 22 Littelfuse àíîíñèðóåò 1700-âîëüòîâûé SiC MOSFET ñ ñîïðîòèâëåíèåì êàíàëà 1 Îì 22 Qi-ñîâìåñòèìàÿ ìèêðîñõåìà STMicroelectronics îáåñïå÷èâàåò óñêîðåííóþ áåñïðîâîäíóþ ïåðåäà÷ó ìîùíîñòè äî 15 Âò

Ñòàòüè

rlocman@rlocman.ru

Å

+7 (903) 721-72-14 www.rlocman.ru

Îôèöèàëüíûå âåðñèè æóðíàëà ðàñïðîñòðàíÿþòñÿ áåñïëàòíî è áåç ðåãèñòðàöèè òîëüêî íà ñàéòå ÐàäèîËîöìàí Ïðè ëþáîì èñïîëüçîâàíèè ìàòåðèàëîâ, îïóáëèêîâàííûõ â æóðíàëå, ññûëêà íà ÐàäèîËîöìàí îáÿçàòåëüíà. Ïîëíîå èëè ÷àñòè÷íîå âîñïðîèçâåäåíèå èëè òèðàæèðîâàíèå êàêèì áû òî íè áûëî ñïîñîáîì ìàòåðèàëîâ íàñòîÿùåãî èçäàíèÿ äîïóñêàåòñÿ òîëüêî ñ ïèñüìåííîãî ðàçðåøåíèÿ ðåäàêöèè. Ìíåíèÿ àâòîðîâ íå âñåãäà îòðàæàþò òî÷êó çðåíèÿ ðåäàêöèè.

Îôîðìëåíèå áåñïëàòíîé ïîäïèñêè:

www.rlocman.ru/magazine

24 Çà÷åì íóæåí òðàíñôîðìàòîð â èìïóëüñíîì ïðåîáðàçîâàòåëå ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè? ×àñòü 1 29 Èñïîëüçîâàíèå íàêîïèòåëåé ýíåðãèè äëÿ èçìåðåíèÿ ýíåðãîïîòðåáëåíèÿ â ðåàëüíîì âðåìåíè. ×àñòü 2 34  ñëàáîòî÷íûõ ïðèëîæåíèÿõ èñòî÷íèê îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ ëó÷øå ñòàáèëèòðîíà 38 Êàê èçìåðèòü òîê è ìîùíîñòü äëÿ ëó÷øåãî êîíòðîëÿ ñîñòîÿíèÿ ñèñòåìû

Ñõåìû 42 Âåðíüåðíûé ÃÑÒ êàïåëüíîãî òèïà íà äèàïàçîí 10–6…10–11 À 45 Ïîâûøàåì íàïðÿæåíèå ñ ïîìîùüþ àóäèîóñèëèòåëÿ 48 Ïðåîáðàçîâàòåëè èíòåðôåéñîâ USB-SPI ñ ãàëüâàíè÷åñêîé ðàçâÿçêîé íà áàçå íîâîãî 51ñîâìåñòèìîãî ìèêðîêîíòðîëëåðà EFM8UB30. ×àñòü 1 54 Äîáàâüòå èíäèêàòîð óðîâíÿ ïðèíèìàåìîãî ñèãíàëà ê ìèêðîñõåìå ×Ì-ïðèåìíèêà 56 Ïðåîáðàçîâàòåëü íàïðÿæåíèÿ â ïîëîæåíèå äâèæêà öèôðîâîãî ïîòåíöèîìåòðà 58 Äðàéâåð âåðõíåãî ïëå÷à ñ çàùèòîé îò ïåðåãðóçêè 60 Âûñîêîýôôåêòèâíûé ñèíõðîííûé ïîíèæàþùèé ðåãóëÿòîð ñ Rail-to-Rail âûõîäîì è äâóíàïðàâëåííûì òîêîì 64 Îïåðàöèîííûé óñèëèòåëü ëèíåàðèçóåò õàðàêòåðèñòèêó óñèëèòåëÿ, óïðàâëÿåìîãî íàïðÿæåíèåì

Microchip ðàçðàáîòàëà ñàìóþ òî÷íóþ â îòðàñëè ìèêðîñõåìó äâóõðåæèìíîãî ìîíèòîðà ïèòàíèÿ Îäíà ìèêðîñõåìà îáåñïå÷èâàåò ëó÷øóþ â îòðàñëè òî÷íîñòü èçìåðåíèé â ðåàëüíîì âðåìåíè õàðàêòåðèñòèê èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ ïåðåìåííîãî è ïîñòîÿííîãî òîêà Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ âûñîêîé òî÷íîñòè êîíòðîëÿ ìîùíîñòè â äâóõðåæèìíûõ ñèñòåìàõ, îäíîâðåìåííî èñïîëüçóþùèõ èñòî÷íèêè ïèòàíèÿ ïåðåìåííîãî è ïîñòîÿííîãî òîêà, òðàäèöèîííî òðåáóåòñÿ íåñêîëüêî ìèêðîñõåì.  ðàñòóùåì ÷èñëå òàêèõ ïðèëîæåíèé, êàê ñîëíå÷íûå èíâåðòîðû, èíòåëëåêòóàëüíûå ñèñòåìû îñâåùåíèÿ è îáëà÷íûå ñåðâåðû äëÿ îáåñïå÷åíèÿ áåçîïàñíîé ðàáîòû, ÷àñòî èñïîëüçóþò îáà ðåæèìà, êîãäà íàïðÿæåíèå ïåðåìåííîãî òîêà ñëóæèò îñíîâíûì èñòî÷íèêîì ýíåðãèè, à ïîñòîÿííîãî òîêà – ðåçåðâíûì, èëè íàîáîðîò. Äëÿ îïòèìèçàöèè õàðàêòåðèñòèê è óïðîùåíèÿ êîíñòðóèðîâàíèÿ òàêèõ ñèñòåì Microchip Technology âûïóñòèëà ìèêðîñõåìó äâóõðåæèìíîãî ìîíèòîðà ïèòàíèÿ äëÿ èçìåðåíèé â öåïÿõ êàê ïåðåìåííîãî, òàê ïîñòîÿííîãî òîêà ñ ëó÷øåé â îòðàñëè òî÷íîñòüþ 0.1% â øèðîêîì äèàïàçîíå 4000:1. Èíòåãðèðîâàííûå â óñòðîéñòâî êàëüêóëÿòîð ìîùíîñòè è ìîíèòîð ñîáûòèé ñíèæàþò ñòîèìîñòü êîìïîíåíòîâ è ñîêðàùàþò âðåìÿ ðàçðàáîòêè ïðîãðàìì.

MCP39F511A – ýòî âûñîêîèíòåãðèðîâàííîå óñòðîéñòâî, ïðåäíàçíà÷åííîå äëÿ óäîâëåòâîðåíèÿ ðàñòóùåé ïîòðåáíîñòè â ïîâûøåíèè òî÷íîñòè èçìåðåíèé, âûïîëíÿåìûõ ñîâðåìåííûìè âûñîêîýôôåêòèâíûìè ñèñòåìàìè. Äëÿ óïðîùåíèÿ ïðîöåäóð êàëèáðîâêè è ïîääåðæêè òðåáîâàíèé ñàìîé âûñîêîé òî÷íîñòè â ìèêðîñõåìó âêëþ÷åíû äâà 24-áèòíûõ ñèãìà-äåëüòà ÀÖÏ ñ îòíîøåíèåì ñèãíàëà ê øóìó è èñêàæåíèÿì, ðàâíûì 94.5 äÁ, è 16ðàçðÿäíîå âû÷èñëèòåëüíîå ÿäðî. Ìèêðîñõåìà MCP39F511A, ïðèãîäíàÿ äëÿ ïîòðåáèòåëüñêèõ è ïðîìûøëåííûõ ïðèëîæåíèé, à

4

òàêæå äëÿ óñòðîéñòâ Èíòåðíåòà âåùåé, àâòîìàòè÷åñêè îïðåäåëÿåò òèï èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ è ïåðåêëþ÷àåòñÿ ìåæäó ðåæèìàìè ïåðåìåííîãî è ïîñòîÿííîãî òîêà, îïòèìèçèðóÿ ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé. Êðîìå òîãî, âñòðîåííîå EEPROM, ðåãèñòðèðóþùåå êðèòè÷åñêèå ñîáûòèÿ, ïîìîãàåò ðàçðàáîò÷èêàì íàõîäèòü ïðè÷èíû òåõíè÷åñêèõ ïðîáëåì, à èñòî÷íèê îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ ñ ìàëûì äðåéôîì è âíóòðåííèé ãåíåðàòîð ñíèæàþò çàòðàòû íà ðåàëèçàöèþ.

Ñðåäñòâà ðàçðàáîòêè Óñòðîéñòâî ïîääåðæèâàåòñÿ äåìîíñòðàöèîííîé ïëàòîé ìîíèòîðà ïèòàíèÿ íà îñíîâå MCP39F511A (ADM00667) – ïîëíîôóíêöèîíàëüíîé îäíîôàçíîé ñèñòåìîé êîíòðîëÿ ìîùíîñòè è ýíåðãèè. Ñèñòåìà âû÷èñëÿåò è îòîáðàæàåò íà äèñïëåå àêòèâíóþ ìîùíîñòü, ðåàêòèâíóþ ìîùíîñòü, ñðåäíåêâàäðàòè÷íîå çíà÷åíèå òîêà, ñðåäíåêâàäðàòè÷íîå çíà÷åíèå íàïðÿæåíèÿ, àêòèâíóþ ýíåðãèþ (êàê íà âõîäå, òàê è íà âûõîäå) è ðàñïðåäåëåíèå ðåàêòèâíîé ýíåðãèè ïî ÷åòûðåì êâàäðàíòàì. Îíà î÷åíü ïðîñòî ïîäêëþ÷àåòñÿ êàáåëåì USB ê ïåðñîíàëüíîìó êîìïüþòåðó, ãäå ïðîãðàììíàÿ îáîëî÷êà «Power Monitor Utility Software» ïîçâîëÿåò ïîëüçîâàòåëÿì ëåãêî ðàçîáðàòüñÿ ñî âñåìè ïàðàìåòðàìè êîíôèãóðàöèè ñèñòåìû.

Äåìîíñòðàöèîííàÿ ïëàòà ìîíèòîðà ïîòðåáëÿåìîé ìîùíîñòè íà îñíîâå MCP39F511A (ADM00667).

ÍÎÂÎÑÒÈ

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

Ïîêóïàòåëÿì êðóïíûõ ïàðòèé Öåíòð ïðèëîæåíèé Microchip ïðåäëàãàåò óñëóãè ïî êàëèáðîâêå è ïðîøèâêå ïîëüçîâàòåëüñêèõ óñòðîéñòâ, ÷òî ïîìîæåò ñýêîíîìèòü íà ñòîèìîñòè è âðåìåíè êàëèáðîâêè.

Öåíû è äîñòóïíîñòü Â ï à ðò è ÿ õ è ç 1 0 , 0 0 0 ì è ê ð î ñ õå ì MCP39F511A ïðîäàþòñÿ ïî öåíå $1.80 çà

øòóêó. Çà $150 ìîæíî ïðèîáðåñòè îòëàäî÷íóþ ïëàòó äëÿ MCP39F511A (ADM00667). Äîïîëíèòåëüíàÿ èíôîðìàöèÿ äîñòóïíà â òîðãîâûõ ïðåäñòàâèòåëüñòâàõ Microchip, ó àâòîðèçîâàííûõ äèñòðèáüþòîðîâ èëè íà âåá-ñàéòå êîìïàíèè. Ïðèîáðåñòè ìèêðîñõåìû ìîæíî â îíëàéí-ìàãàçèíå microchipDIRECT èëè ó îäíîãî èç îôèöèàëüíûõ äèñòðèáüþòîðîâ.

Allegro MicroSystems âûïóñòèëà ìîíîëèòíóþ èçîëèðîâàííóþ ìèêðîñõåìó ìîíèòîðà ïèòàíèÿ Allegro MicroSystems âûïóñòèëà ïîëíîñòüþ èíòåãðèðîâàííóþ ìèêðîñõåìó ìîíèòîðà ïèòàíèÿ ñ óñèëåííîé èçîëÿöèåé.  ñåòåâûõ ðîçåòêàõ, ïîäêëþ÷àåìûõ ê Èíòåðíåòó, è äðóãèõ óñòðîéñòâàõ IoT îáû÷íî èñïîëüçóþòñÿ âûïóñêàåìûå Allegro ìèêðîñõåìû äàò÷èêîâ òîêà ACS724 è ACS711. Ìîíèòîð ACS71020 ïðåâçîøåë ýòè ïîïóëÿðíûå ìèêðîñõåìû çà ñ÷åò âêëþ÷åíèÿ ôóíêöèè êîíòðîëÿ ìîùíîñòè è òåõíè÷åñêîãî ðåøåíèÿ, ïîçâîëèâøåãî èñêëþ÷èòü êîìïîíåíòû ïèòàíèÿ è èçîëÿöèè, êîòîðûå óâåëè÷èëè áû ðàçìåðû è ñòîèìîñòü ñèñòåì ïîòðåáèòåëÿ. ACS71020 îñíîâàí íà èííîâàöèîííîé òåõíîëîãèè Allegro, îáúåäèíèâøåé èçìåðèòåëü òîêà íà äàò÷èêå Õîëëà ñ èçìåðèòåëåì ñåòåâîãî íàïðÿæåíèÿ (ñ óðîâíÿìè áîëåå 500  ñ.ê.ç.) è ìåòðîëîãè÷åñêèì ïðîöåññîðîì äëÿ öèôðîâûõ âû÷èñëåíèé èçìåðåííûõ óðîâíåé ìîùíîñòè.  ðåçóëüòàòå Allegro ñìîãëà ñîçäàòü ïåðâóþ ìèêðîñõåìó êîíòðîëÿ ìîùíîñòè, ðàáîòàþùóþ îò èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ, îáùåãî ñ ñèñòåìíûì ìèêðîïðîöåññîðîì, è íå òðåáóþùóþ èñïîëüçîâàíèÿ öèôðîâûõ èçîëÿòîðîâ èëè íåñêîëüêèõ øèí ïèòàíèÿ. Íîâûé ìîíèòîð ïèòàíèÿ Allegro óïðîùàåò èçìåðåíèÿ îáùèõ õàðàêòåðèñòèê èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ, áëàãîäàðÿ öèôðîâûì âû÷èñëåíèÿì èõ ïàðàìåòðîâ, âêëþ÷àÿ àêòèâíóþ, ðåàêòèâíóþ è êàæóùóþñÿ ìîùíîñòü. Ýòè çíà÷åíèÿ

2

ìîãóò áûòü ñ÷èòàíû ÷åðåç èíòåðôåéñû I C èëè SPI. Ìèêðîñõåìà èìååò òàêæå ñïåöèàëüíûé âûõîä äåòåêòîðà ïåðåñå÷åíèÿ íàïðÿæåíèÿ ÷åðåç íîëü, êîòîðûé ìîæíî èñïîëüçîâàòü â ïðèëîæåíèÿõ ðåãóëèðîâàíèÿ ÿðêîñòè èñòî÷íèêîâ ñâåòà, è áûñòðûé äåòåêòîð ïåðåãðóçêè ïî òîêó (äëÿ îáíàðóæåíèÿ êîðîòêèõ çàìûêàíèé).  îäíîôàçíûõ ïðèëîæåíèÿõ êîíòðîëÿ ìîùíîñòè äëÿ ACS71020 íå òðåáóþòñÿ îïòîèçîëÿòîðû, èçîëèðîâàííûå èñòî÷íèêè ïèòàíèÿ ñ äâóìÿ âûõîäàìè è òîêî÷óâñòâèòåëüíûé ðåçèñòîð.

ACS71020 âûïóñêàåòñÿ â øèðîêîì êîðïóñå SOIC-16, îáåñïå÷èâàþùåì ïîâûøåííûé óðîâåíü èçîëÿöèè äî 517  ñ.ê.ç. Ýòà ìîíîëèòíàÿ ìèêðîñõåìà ïîçâîëÿåò ëåãêî äîáàâèòü ôóíêöèè êîíòðîëÿ ìîùíîñòè ê ëþáîìó óñòðîéñòâó, ïèòàþùåìóñÿ îò èñòî÷íèêà ïåðåìåííîãî èëè ïîñòîÿííîãî òîêà.

AKM âûïóñòèëà Hi-Fi àóäèî ÖÀÏ äëÿ ñìàðòôîíîâ âûñøåãî êëàññà Asahi Kasei Microdevices (AKM) íà÷àëà ïðîäàæè öèôðî-àíàëîãîâîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ (ÖÀÏ) AK4377A ñ èíòåãðèðîâàííûì óñèëèòåëåì íàóøíèêîâ. Ïî ñâîèì òåõíè÷åñêèì õàðàêòåðèñòèêàì íîâàÿ ìèêðîñõåìà ïðåâîñõîäèò ÖÀÏ AK4376A, âûïóùåííûé â 2017

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

ãîäó è íàøåäøèé ïðèìåíåíèå âî ìíîãèõ ïîðòàòèâíûõ àóäèîóñòðîéñòâàõ. AK4377A óíàñëåäîâàëà ñõåìíóþ àðõèòåêòóðó ìèêðîñõåìû AK4377, ïðåäíàçíà÷åííîé äëÿ öèôðîâûõ àóäèîïëåéåðîâ âûñøåãî êëàññà, íî îòëè÷àåòñÿ îò ïðåäøåñòâåííèöû óëó÷øåííûì

ÍÎÂÎÑÒÈ

5

íûõ äëÿ âûñîêîêà÷åñòâåííûõ ïðîäóêòîâ, áûëà òåïåðü îïòèìèçèðîâàíà äëÿ ñìàðòôîíîâ. Ïî ñðàâíåíèþ ñ AK4376A óëó÷øåíû õàðàêòåðèñòèêè èñêàæåíèé ïðè âûñîêîé ìîùíîñòè âûõîäíîãî ñèãíàëà. Ñóììà ïîëíûõ ãàðìîíè÷åñêèõ èñêàæåíèé è øóìà AK4376A äîñòèãàåò –106 äÁ ïðè âûõîäíîé ìîùíîñòè 25 ìÂò. AK4377A ñïîñîáíà âîñïðîèçâîäèòü ïîëíûé èñõîäíûé çâóê èñòî÷íèêà, äàæå ïðè âûñîêèõ óðîâíÿõ ãðîìêîñòè. êà÷åñòâîì çâóêà è ñíèæåííîé ïîòðåáëÿåìîé ìîùíîñòüþ. Ìèêðîñõåìà èäåàëüíî ïîäõîäèò äëÿ Hi-Fi ñìàðòôîíîâ.

Îñíîâíûå îñîáåííîñòè AK4376A ! Óëó÷øåííàÿ çàìåíà äëÿ ìèêðîñõåìû AK4376A, èñïîëüçóåìîé ìíîãèìè ïðîèçâîäèòåëÿìè ñìàðòôîíîâ Òåõíîëîãèÿ VELVET SOUND (ÁÀÐÕÀÒÍÛÉ ÇÂÓÊ), êîòîðóþ AKM èñïîëüçóåò â ñâîèõ ÖÀÏ ïðåìèóì-êëàññà, ïðåäíàçíà÷åí-

! Àóäèî õàðàêòåðèñòèêè, ñîõðàíÿþùèåñÿ äàæå íà ìèíèàòþðíûõ ïå÷àòíûõ ïëàòàõ Èñïîëüçóåìàÿ â AK4377A àðõèòåêòóðà ñâîäèò ê ìèíèìóìó íåãàòèâíîå âëèÿíèå âíåøíèõ êîìïîíåíòîâ è òîïîëîãèè ïå÷àòíîé ïëàòû íà õàðàêòåðèñòèêè ìèêðîñõåìû.  ðåçóëüòàòå ìèêðîñõåìà îáåñïå÷èâàåò ñòàáèëüíûé è âûñîêîêà÷åñòâåííûé çâóê äàæå íà ïëàòå ñ âûñîêîé ïëîòíîñòüþ êîìïîíåíòîâ, ÷òî òèïè÷íî, íàïðèìåð, äëÿ ñìàðòôîíîâ.

Toshiba àíîíñèðîâàëà íèçêîâîëüòíûé ñèëüíîòî÷íûé äðàéâåð H-ìîñòà äëÿ óïðàâëåíèÿ äâèãàòåëÿìè Óñòðîéñòâî óïðàâëÿåò ýëåêòðîìîòîðàìè, ïèòàþùèìèñÿ îò áàòàðåè èç äâóõ ñóõèõ ýëåìåíòîâ Toshiba Electronics Europe àíîíñèðîâàëà íà÷àëî ïðîèçâîäñòâà ìèêðîñõåìû äðàéâåðà äâîéíîãî H-ìîñòà äëÿ áåñùåòî÷íûõ ìîòîðîâ ïîñòîÿííîãî òîêà è øàãîâûõ äâèãàòåëåé.

TC78H651FNG ñïîñîáíà ýôôåêòèâíî ðàáîòàòü ïðè íèçêèõ íàïðÿæåíèÿõ (äî 1.8 Â) è áîëüøèõ òîêàõ (äî 1.6 À), ÷òî èìååò áîëüøîå çíà÷åíèå äëÿ îáîðóäîâàíèÿ, ïèòàþùåãîñÿ îò áàòàðåé ñóõèõ ýëåìåíòîâ. Íîâûé äðàéâåð ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ äëÿ óïðàâëåíèÿ äâèãàòåëÿìè â òàêèõ ïðèëîæåíèÿõ, êàê êàìåðû è êîìïàêòíûå ïðèíòåðû ñ ëèòèé-èîííûìè àêêóìóëÿòîðàìè 3.7 Â, èãðóøêè è áûòîâàÿ òåõíè-

6

êà, èíòåëëåêòóàëüíûå ïðèáîðû ó÷åòà è ýëåêòðîííûå çàìêè, èñïîëüçóþùèå äâà 1.5âîëüòîâûõ ñóõèõ ýëåìåíòà, à òàêæå óñòðîéñòâà ñ ïèòàíèåì îò 5-âîëüòîâûõ èñòî÷íèêîâ èíòåðôåéñà USB. Ïîâñåìåñòíî âíåäðÿåìûå óñòðîéñòâà Èíòåðíåòà âåùåé è áåñïðîâîäíûå òåõíîëîãèè óâåëè÷èâàþò ñïðîñ íà ïðèëîæåíèÿ, äèñòàíöèîííî óïðàâëÿåìûå ñ ïîìîùüþ ñìàðòôîíîâ è ïëàíøåòîâ, ÷òî, â ñâîþ î÷åðåäü, ñòèìóëèðóåò ñïðîñ íà óïðàâëåíèå äâèãàòåëÿìè ñ áàòàðåéíûì ïèòàíèåì.  ñóùåñòâóþùèõ ìèêðîñõåìàõ äðàéâåðîâ H-ìîñòîâ èñïîëüçóåòñÿ áèïîëÿðíàÿ òåõíîëîãèÿ, îáåñïå÷èâàþùàÿ íàäåæíóþ ðàáîòó ïðè íèçêèõ íàïðÿæåíèÿõ. Îäíàêî ïðèñóùèå ýòîé òåõíîëîãèè áîëüøèå óðîâíè ïîòðåáëÿåìûõ òîêîâ ñîêðàùàþò âðåìÿ ðàáîòû áàòàðåé è óâåëè÷èâàþò ïîòåðè, ïðèâîäÿùèå ê ñíèæåíèþ âðàùàþùåãî ìîìåíòà äâèãàòåëÿ. Íîâûå ìèêðîñõåìû TC78H651FNG èçãîòàâëèâàþòñÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì ðàçðàáîòàííîãî Toshiba ñïåöèàëüíîãî òåõíîëîãè÷åñêîãî DMOS ïðîöåññà, ïîçâîëÿþùåãî óìåíüøèòü

ÍÎÂÎÑÒÈ

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

ïîòðåáëÿåìûé òîê ïðèìåðíî äî 0.6 ìÀ â ðàáî÷åì ðåæèìå è ïðàêòè÷åñêè äî íóëÿ â ðåæèìå îñòàíîâà. Áëàãîäàðÿ ýòîìó óäàëîñü äîñòè÷ü ñòàáèëüíîñòè ïðè íèçêèõ íàïðÿæåíèÿõ è óâåëè÷èòü âðåìÿ ðàáîòû îò áàòàðåé. Ñíèæåííûå äî 0.22 Îì ñîïðîòèâëåíèÿ îòêðûòûõ êëþ÷åé âåðõíåãî è íèæíåãî ïëå÷à óìåíüøàþò ïîòåðè â ìèêðîñõåìå è óâåëè÷èâàþò âðàùàþùèé ìîìåíò äâèãàòåëÿ, äàæå ïðè ïèòàíèè åãî íàïðÿæåíèåì 1.8 Â.

Óñòðîéñòâî, âûïóñêàåìîå â êîðïóñå TSSOP16 ñ ðàçìåðàìè 5.0 ìì × 6.4 ìì è ðàññòîÿíèåì ìåæäó âûâîäàìè 0.65 ìì, ïîääåðæèâàåò ðåæèìû ïðÿìîãî âðàùåíèÿ, îáðàòíîãî âðàùåíèÿ è îñòàíîâà. Áåçîïàñíîñòè ñèñòåìû ñïîñîáñòâóþò âñòðîåííûå ôóíêöèè îáíàðóæåíèÿ îøèáîê, îáåñïå÷èâàþùèå çàùèòó îò ïåðåãðóçêè ïî òîêó, îòêëþ÷åíèå ïðè ïåðåãðåâå è áëîêèðîâêó ïðè ïîíèæåííîì âõîäíîì íàïðÿæåíèè.

ON Semiconductor ðàñøèðÿåò ñåìåéñòâî ðàäèîìîäóëåé Bluetooth 5 Ñåðòèôèöèðîâàííàÿ Bluetooth SIG è ïðîâåðåííàÿ òåñòàìè EEMBC ULPMark ñèñòåìà â êîðïóñå ðàçìåðîì 6 ìì × 8 ìì × 1.46 ìì èìååò âñòðîåííóþ àíòåííó äëÿ óñêîðåíèÿ ðàçðàáîòêè è âûâîäà íà ðûíîê Âñòðîåííàÿ àíòåííà, ðàäèîìîäóëü RSL10 è âñå íåîáõîäèìûå ïàññèâíûå êîìïîíåíòû îáðàçóþò çàêîí÷åííóþ ìèíèàòþðíóþ ñèñòåìó â êîðïóñå RSL10 SiP. Ñåðòèôèöèðîâàííûå îðãàíèçàöèåé Bluetooth SIG óñòðîéñòâà RSL10 SiP çíà÷èòåëüíî ñîêðàòÿò óñèëèÿ íà ðàçðàáîòêó è âðåìÿ âûâîäà íà ðûíîê çà ñ÷åò ïîëíîãî èñêëþ÷åíèÿ çàòðàò íà êîíñòðóèðîâàíèå ðàäèî÷àñòîòíîé ÷àñòè.

êè, áîëåå ÷åì âäâîå ïðåâûñèâøèå ðåçóëüòàòû ïðåäûäóùåãî ëèäåðà îòðàñëè. «Ó÷èòûâàÿ ëó÷øåå â ñâîåì êëàññå ýíåðãîïîòðåáëåíèå, íåóäèâèòåëüíî, ÷òî RSL10 óæå áûëà âûáðàíà äëÿ ìíîæåñòâà ïðèëîæåíèé, âêëþ÷àÿ ñèñòåìû ñáîðà ýíåðãèè è ïðîìûøëåííûé Èíòåðíåò âåùåé, – ñêàçàë Ìèøåëü Äå Ìåé (Michel De Mey), ñòàðøèé äèðåêòîð è ãåíåðàëüíûé ìåíåäæåð ïî ñëóõó, çäîðîâüþ ïîòðåáèòåëåé è Bluetooth â ON Semiconductor. – Äîáàâëåíèå íîâîé ñèñòåìû â êîðïóñå çíà÷èòåëüíî ñîêðàòèò çàòðàòû íà ðàçðàáîòêó è âðåìÿ âûõîäà íà ðûíîê. Âîçìîæíîñòè RSL10 áåñêîíå÷íû».

Äîñòóïíîñòü RSL10 SiP ïðåäëàãàåòñÿ â 51-êîíòàêòíîì êîðïóñå ñ ðàçìåðàìè 6 ìì × 8 ìì × 1.46 ìì. Îáðàçöû ìîäóëåé èëè îöåíî÷íûå ïëàòû ðàçðàáîò÷èêè ìîãóò çàêàçàòü â ìåñòíûõ òîðãîâûõ ïðåäñòàâèòåëüñòâàõ ON Semiconductor èëè ó àâòîðèçîâàííûõ äèñòðèáüþòîðîâ êîìïàíèè. Áëàãîäàðÿ ïîääåðæêå Bluetooth 5 ñî ñêîðîñòüþ îáìåíà 2 Ìáèò/ñ è ñàìîìó íèçêîìó ýíåðãîïîòðåáëåíèþ â îòðàñëè, ðàñøèðåííûå ôóíêöèîíàëüíûå âîçìîæíîñòè ñåìåéñòâî RSL10 îáåñïå÷èâàåò áåç ñîêðàùåíèÿ ñðîêà ñëóæáû áàòàðåé.  ðåæèìå ãëóáîêîãî ñíà RSL10 ïîòðåáëÿåò âñåãî 62.5 íÂò, à ïèêîâàÿ ìîùíîñòü â ðåæèìå ïðèåìà ñîñòàâëÿåò 7 ìÂò. Ýíåðãîýôôåêòèâíîñòü RSL10 íåäàâíî áûëà ïîäòâåðæäåíà òåñòàìè EEMBC ULPMark, ãäå ìîäóëü ñòàë ïåðâûì â èñòîðèè òåñòèðîâàíèÿ óñòðîéñòâîì, ïðåîäîëåâøèì ïëàíêó 1,000 ULPMarks è ïîëó÷èâøèì îöåí-

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

Îöåíî÷íàÿ ïëàòà RSL10-SIP-001GEVB.

ÍÎÂÎÑÒÈ

7

ÊÏÄ êîíòðîëëåðà äâóíàïðàâëåííîãî ïîâûøàþùå-ïîíèæàþùåãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ äîñòèãàåò 98% LT8708. Ôàçà ñèíõðîíèçàöèè LT8708-1 ìîæåò áûòü ñäâèíóòà îòíîñèòåëüíî LT8708. Ê îäíîìó âåäóùåìó ìîæíî ïîäêëþ÷èòü îäíî èëè íåñêîëüêî ïîä÷èíåííûõ óñòðîéñòâ, ÷òîáû ïðîïîðöèîíàëüíî óâåëè÷èòü ìîùíîñòü è òîê ñèñòåìû.

100 99 98 ÊÏÄ (%)

Analog Devices ñîîáùèëà î âûïóñêå äâóíàïðàâëåííîãî ïîíèæàþùå-ïîâûøàþùåãî èìïóëüñíîãî ðåãóëÿòîðà Power by Linear LT8708/-1, èìåþùåãî ÊÏÄ äî 98% è ñïîñîáíîãî ðàáîòàòü ìåæäó äâóìÿ àêêóìóëÿòîðíûìè áàòàðåÿìè ñ îäèíàêîâûìè íàïðÿæåíèÿìè, áëàãîäàðÿ ÷åìó îí èäåàëüíî ïîäõîäèò äëÿ ðåçåðâèðîâàíèÿ ïèòàíèÿ áåñïèëîòíûõ àâòîìîáèëåé. LT8708/-1 ïðåîáðàçóåò âõîäíîå íàïðÿæåíèå, êîòîðîå ìîæåò áûòü âûøå, íèæå èëè ðàâíî âûõîäíîìó íàïðÿæåíèþ, ÷òî ïîçâîëÿåò èñïîëüçîâàòü åå ïðè ëþáûõ ñî÷åòàíèÿõ äâóõ ðàçíûõ áàòàðåé 12 Â, 24  èëè 48 Â, îáû÷íî ïðèìåíÿåìûõ â ýëåêòðè÷åñêèõ è ãèáðèäíûõ òðàíñïîðòíûõ ñðåäñòâàõ. Ðåãóëÿòîð âêëþ÷àåòñÿ ìåæäó äâóìÿ áàòàðåÿìè, çàùèùàÿ ñèñòåìó îò îòêëþ÷åíèÿ ïðè îòêàçå îäíîé èç áàòàðåé. LT8708/-1 ìîæåò òàêæå èñïîëüçîâàòüñÿ â ñèñòåìàõ ñ äâóìÿ àêêóìóëÿòîðíûìè áàòàðåÿìè 48 Â/12  è 48 Â/24 Â.

97 96 95 94 10

VBAT2 = 13.5  IOUT = 15 À 12 14 ÍÀÏÐßÆÅÍÈÅ VBAT1 (Â)

16

Çàâèñèìîñòü ÊÏÄ îò âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ VBAT1.

LT8708/-1 ðàáîòàåò ñ åäèíñòâåííûì äðîññåëåì ïðè âõîäíûõ íàïðÿæåíèÿõ â äèàïàçîíå 2.8  … 80 Â, ñòàáèëèçèðóÿ âûõîäíîå íàïðÿæåíèå îò 1.3  äî 80  è îòäàâàÿ â íàãðóçêó äî íåñêîëüêèõ êèëîâàòò ìîùíîñòè, â çàâèñèìîñòè îò âûáîðà âíåøíèõ êîìïîíåíòîâ è ÷èñëà ôàç. Ýòî óïðîùàåò äâóíàïðàâëåííîå ïðåîáðàçîâàíèå ýíåðãèè â ñèñòåìàõ ðåçåðâèðîâàíèÿ, îñíîâàííûõ íà àêêóìóëÿòîðàõ èëè èîíèñòîðàõ, êîòîðûå òðåáóþò ñòàáèëèçàöèè âõîäíûõ è âûõîäíûõ íàïðÿæåíèé è/èëè âõîäíûõ è âûõîäíûõ òîêîâ êàê â ïðÿìîì, òàê è â îáðàòíîì íàïðàâëåíèè. Øåñòü íåçàâèñèìûõ ôîðì ñòàáèëèçàöèè ïîçâîëÿþò èñïîëüçîâàòü óñòðîéñòâî âî ìíîæåñòâå ïðèëîæåíèé. Äëÿ óâåëè÷åíèÿ âûõîäíîé ìîùíîñòè è ÷èñëà ôàç LT8708-1 âêëþ÷àåòñÿ ïàðàëëåëüíî ñ ìèêðîñõåìîé LT8708. Ïðè ýòîì LT8708-1 âñåãäà ÿâëÿåòñÿ ïîä÷èíåííûì óñòðîéñòâîì ïî îòíîøåíèþ ê âåäóùåìó LT8708 è ñïîñîáíî îòäàâàòü â íàãðóçêó òàêóþ æå ìîùíîñòü, êàê è

8

Åùå îäíî ïðèëîæåíèå ìèêðîñõåìû ìîæåò èìåòü êîíôèãóðàöèþ, ãäå âõîäíîå íàïðÿæåíèå ïèòàåò íàãðóçêó, è òî æå âõîäíîå íàïðÿæåíèå èñïîëüçóåòñÿ äëÿ ïèòàíèÿ ñõåìû LT8708/-1, êîòîðàÿ çàðÿæàåò àêêóìóëÿòîð èëè áëîê èîíèñòîðîâ. Áëàãîäàðÿ äâóíàïðàâëåííîñòè LT8708, ïðè èñ÷åçíîâåíèè âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ ïèòàíèå íàãðóçêè áåç ïåðåáîÿ ïåðåêëþ÷àåòñÿ íà áàòàðåþ èëè èîíèñòîðû. Ïðÿìîé è îáðàòíûé òîêè ìîãóò êîíòðîëèðîâàòüñÿ è îãðàíè÷èâàòüñÿ ñ âõîäíîé è âûõîäíîé ñòîðîíû ïðåîáðàçîâàòåëÿ. Âñå ÷åòûðå ïîðîãà îãðàíè÷åíèÿ òîêîâ (ïðÿìîé âõîäíîé, ïðÿìîé âûõîäíîé, îáðàòíûé âõîäíîé, îáðàòíûé âûõîäíîé) ìîæíî íåçàâèñèìî óñòàíîâèòü ÷åòûðüìÿ ðåçèñòîðàìè.  ñî÷åòàíèè ñ âûâîäîì DIR (íàïðàâëåíèå) ýòî ïîçâîëÿåò ñêîíôèãóðèðîâàòü ìèêðîñõåìó äëÿ ïåðåäà÷è ýíåðãèè ñ âõîäà íà âûõîä èëè ñ âûõîäà íà âõîä, ÷òî î÷åíü óäîáíî äëÿ àâòîìîáèëüíûõ, ñîëíå÷íûõ è òåëåêîììóíèêàöèîííûõ ïðèëîæåíèé, à òàêæå äëÿ ñèñòåì ñ áàòàðåéíûì ïèòàíèåì.

LT8708 âûïóñêàåòñÿ â êîðïóñå QFN-40 ñ ðàçìåðàìè 5 ìì × 8 ìì. Ïðåäëàãàþòñÿ âåðñèè äëÿ ðàáîòû â ðàñøèðåííîì è ïðîìûøëåííîì äèàïàçîíàõ òåìïåðàòóð îò –40 °C äî

ÍÎÂÎÑÒÈ

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

125 °C, à òàêæå âûñîêîòåìïåðàòóðíàÿ âåðñèÿ äëÿ òåìïåðàòóð îò –40 °C äî 150 °C.

Ñâîäêà îñíîâíûõ õàðàêòåðèñòèê LT8708/-1 ! Ðàáîòàåò ñ äâóìÿ áàòàðåÿìè, èìåþùèìè îäèíàêîâûå èëè ðàçëè÷íûå íàïðÿæåíèÿ; ! Ñèíõðîííîå âûïðÿìëåíèå: ÊÏÄ äî 98%; !  ìíîãîôàçíîì ðåæèìå îòäàâàåìàÿ â íàãðóçêó ìîùíîñòü äîñòèãàåò íåñêîëüêèõ êèëîâàòò; ! Ïðè åäèíñòâåííîì äðîññåëå âõîäíîå íàïðÿæåíèå ìîæåò áûòü âûøå, íèæå èëè ðàâíî âõîäíîìó; ! Øåñòü íåçàâèñèìûõ ôîðì ñòàáèëèçàöèè: # Âõîäíîé òîê (ïðÿìîé è îáðàòíûé); # Âûõîäíîé òîê (ïðÿìîé è îáðàòíûé); # Âõîäíîå è âûõîäíîå íàïðÿæåíèå;

! Ïîääåðæêà ðåæèìà ïðåðûâèñòîé ïðîâîäèìîñòè ïðè ïðÿìîì è îáðàòíîì ïðåîáðàçîâàíèè; ! Ïîääåðæèâàåò óïðàâëåíèå ïî âûâîäó MODE & DIR (ðåæèì è íàïðàâëåíèå) âî âðåìÿ ïåðåêëþ÷åíèÿ; ! Äèàïàçîí âõîäíûõ íàïðÿæåíèé îò 2.8  (òðåáóåòñÿ EXTVCC > 6.4 Â) äî 80 Â; ! Äèàïàçîí âûõîäíûõ íàïðÿæåíèé îò 1.3  äî 80 Â; ! 40-êîíòàêòíûé êîðïóñ QFN ðàçìåðîì 5 ìì × 8 ìì ñ óâåëè÷åííûìè ïðîìåæóòêàìè ìåæäó âûñîêîâîëüòíûìè âûâîäàìè.

Öåíà è äîñòóïíîñòü Ìèêðîñõåìû LT8708/-1 âûïóñêàþòñÿ ñåðèéíî è â ïàðèÿõ èç 1000 ïðèáîðîâ ïðîäàþòñÿ ïî öåíå $6.60 çà øòóêó.

EPC ïðåäñòàâëÿåò ñâåðõìèíèàòþðíûå ìîùíûå 100-âîëüòîâûå eGaN òðàíçèñòîðû EPC2051 äàåò ðàçðàáîò÷èêàì ñèëîâûõ óñòðîéñòâ 100-âîëüòîâûé ìîùíûé, íî ìèíèàòþðíûé òðàíçèñòîð ñ èìïóëüñíûì òîêîì 37 À è ñîïðîòèâëåíèåì êàíàëà 25 ìÎì. Íîâûå óñòðîéñòâà èäåàëüíî ïîäõîäÿò äëÿ òàêèõ ïðèëîæåíèé, êàê 48-âîëüòîâûå ïðåîáðàçîâàòåëè ýíåðãèè, ëèäàðû è ñâåòîäèîäíûå ñèñòåìû îñâåùåíèÿ. Êîìïàíèÿ Efficient Power Conversion (EPC) àíîíñèðîâàëà êðîøå÷íûé 100-âîëüòîâûé GaN ïîëåâîé òðàíçèñòîð EPC2051 ïëî2 ùàäüþ 1.1 ìì ñ ìàêñèìàëüíûì ñîïðîòèâëåíèåì îòêðûòîãî êàíàëà 25 ìÎì è èìïóëüñíûì òîêîì 37 À, ïðåäíàçíà÷åííûé äëÿ èñïîëüçîâàíèÿ â âûñîêîýôôåêòèâíûõ ïðåîáðàçîâàòåëÿõ ýíåðãèè.

Ðàçðàáîò÷èêàì ïðèëîæåíèé, òðåáóþùèõ áîëåå âûñîêîé ýôôåêòèâíîñòè è ïëîòíîñòè ìîùíîñòè, áîëüøå íå ïðèäåòñÿ âûáèðàòü ìåæäó ðàçìåðàìè è ðàáî÷èìè õàðàêòåðèñòèêàìè. Ãàáàðèòû EPC2051 ñîñòàâëÿþò âñåãî 2 1.30 ìì × 0.85 ìì (1.1 ìì ). Íåñìîòðÿ íà íåáîëüøèå ðàçìåðû, â ñõåìå ïîíèæàþùåãî

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

ïðåîáðàçîâàòåëÿ 50  – 12  ÊÏÄ EPC2051 äîñòèãàåò 97% ïðè âûõîäíîì òîêå 4 À è ÷àñòîòå ïåðåêëþ÷åíèÿ 500 êÃö. Êðîìå òîãî, íèçêàÿ öåíà EPC2051 äàåò âîçìîæíîñòü ïîëó÷èòü õàðàêòåðèñòèêè GaN ïîëåâûõ òðàíçèñòîðîâ ïî öåíå êðåìíèåâûõ MOSFET. Èñêëþ÷èòåëüíûå ýëåêòðè÷åñêèå ïàðàìåòðû, ìàëûå ðàçìåðû è íåâûñîêàÿ öåíà ïîçâîëÿò ïîäíÿòü òåõíè÷åñêèé óðîâåíü ìíîæåñòâà óñòðîéñòâ, âêëþ÷àÿ ïðåîáðàçîâàòåëè âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ 48  äëÿ âû÷èñëèòåëüíûõ è òåëåêîììóíèêàöèîííûõ ñèñòåì, ëèäàðû, ñâåòîäèîäíûå èñòî÷íèêè ñâåòà è àóäèîóñèëèòåëè êëàññà D. «Ñïîñîáíîñòü eGaN òðàíçèñòîðîâ ýôôåêòèâíî ðàáîòàòü â ñèëîâûõ óñòðîéñòâàõ íà âûñîêèõ ÷àñòîòàõ óâåëè÷èâàåò èõ îòðûâ îò êðåìíèÿ â ïðîèçâîäèòåëüíîñòè è ñòîèìîñòè.

100-âîëüòîâûé EPC2051 â 30 ðàç ìåíüøå, ÷åì áëèæàéøèé ïî õàðàêòåðèñòèêàì êðåìíèåâûé MOSFET», – ñêàçàë Àëåêñ Ëèäîó (Alex Lidow), ãåíåðàëüíûé äèðåêòîð EPC.

Îòëàäî÷íàÿ ïëàòà Îòëàäî÷íàÿ ïëàòà EPC9091, ðàññ÷èòàííàÿ íà ìàêñèìàëüíîå íàïðÿæåíèå 100 Â,

ÍÎÂÎÑÒÈ

9

UP1966A êîìïàíèè uPI Semiconductor. Ýòà ïëàòà ðàçìåðîì 50.8 ìì × 50.8 ìì îïòèìèçèðîâàíà äëÿ êîììóòàöèîííûõ ïðèëîæåíèé è ñîäåðæèò âñå âàæíåéøèå êîìïîíåíòû, íåîáõîäèìûå äëÿ îöåíêè âîçìîæíîñòåé 100âîëüòîâûõ eGaN ïîëåâûõ òðàíçèñòîðîâ EPC2051.

Öåíû è äîñòóïíîñòü

Îòëàäî÷íàÿ ïëàòà EPC9091 100âîëüòîâîãî 5-àìïåðíîãî ïîëóìîñòà.

îñíîâàíà íà âêëþ÷åííûõ ïîëóìîñòîì òðàíçèñòîðàõ EPC2051 è äðàéâåðå çàòâîðîâ

eGaN ïîëåâûå òðàíçèñòîðû EPC2051 ïðîäàþòñÿ ïî öåíàì $0.67 è $0.37 çà øòóêó â ïàðòèÿõ èç 1,000 è 100,000 ïðèáîðîâ, ñîîòâåòñòâåííî. Îäíà îòëàäî÷íàÿ ïëàòà EPC9091 ñòîèò $118.75. Âñå ïðîäóêòû äîñòóïíû äëÿ íåìåäëåííîé ïîñòàâêè äèñòðèáüþòîðñêîé êîìïàíèåé DigiKey.

Fujitsu çàïóñêàåò â ïðîèçâîäñòâî 4-ìåãàáèòíûå ìèêðîñõåìû FRAM ñ ïîñëåäîâàòåëüíûì èíòåðôåéñîì Îïòèìàëüíàÿ ýíåðãîíåçàâèñèìàÿ ïàìÿòü äëÿ ðåãèñòðàöèè äàííûõ â ðåàëüíîì âðåìåíè â òàêèõ ïðèëîæåíèÿõ, êàê 3D ïîçèöèîíèðîâàíèå â àâòîìîáèëüíûõ íàâèãàòîðàõ Fujitsu Semiconductor ñîîáùèëà î çàâåðøåíèè ðàçðàáîòêè ìèêðîñõåìû MB85RS4MT – 4-ìåãàáèòíîãî ñåãíåòîýëåêòðè÷åñêîãî ÎÇÓ (FRAM) ñ ñàìîé áîëüøîé åìêîñòüþ â ñåìåéñòâå FRAM ñ ïîñëåäîâàòåëüíûì èíòåðôåéñîì. Ìèêðîñõåìà çàïóùåíà â ìàññîâîå ïðîèçâîäñòâî.

Ñ ðîñòîì êîëè÷åñòâà èíôîðìàöèè, ñîáèðàåìîé ñ äàò÷èêîâ, è ðàñøèðåíèåì ñôåðû ãðàíè÷íûõ âû÷èñëåíèé ðàñòåò ïîòðåáíîñòü â ìèêðîñõåìàõ ñ óâåëè÷åííûì êîëè÷åñòâîì öèêëîâ ÷òåíèÿ/çàïèñè, ñîêðàùåííûì âðåìåíåì çàïèñè äàííûõ è áîëüøåé ïëîòíîñòüþ ïàìÿòè. Íîâûé ïðîäóêò äîëæåí óäîâëåòâîðèòü çàïðîñû ïîòðåáèòåëåé, êîòîðûõ íå óñòðàèâàþò ñóùåñòâóþùèå EEPROM.

10

MB85RS4MT ÿâëÿåòñÿ îïòèìàëüíûì óñòðîéñòâîì äëÿ ðàçëè÷íûõ ïðèëîæåíèé, ðàáîòàþùèõ â ðåàëüíîì âðåìåíè èëè òðåáóþùèõ ÷àñòîé çàïèñè äàííûõ, òàêèõ êàê àâòîìîáèëüíûå íàâèãàòîðû è ðåãèñòðàòîðû, ïðîìûøëåííûå ðîáîòû, ñèñòåìû ÷èñëîâîãî ïðîãðàììíîãî óïðàâëåíèÿ, èçìåðèòåëüíîå îáîðóäîâàíèå, èíòåëëåêòóàëüíûå ïðèáîðû ó÷åòà è áûòîâàÿ òåõíèêà. Òåïåðü Fujitsu íà÷àëà ïðîèçâîäñòâî 4ìåãàáèòíûõ FRAM MB85RS4MT ñ íàèáîëüøåé åìêîñòüþ â ëèíåéêå âûïóñêàåìûõ êîìïàíèåé FRAM ñ ïîñëåäîâàòåëüíûì èíòåðôåéñîì.  òå÷åíèå ïðèìåðíî 20 ëåò Fujitsu Semiconductor ñåðèéíî âûïóñêàåò ìèêðîñõåìû ýíåðãîíåçàâèñèìîé ïàìÿòè FRAM, îáåñïå÷èâàþùèå áîëüøîå êîëè÷åñòâî öèêëîâ îáðàùåíèÿ, âûñîêóþ ñêîðîñòü çàïèñè è íèçêîå ïîòðåáëåíèå ìîùíîñòè. Ýòè FRAM ãàðàíòèðîâàííî âûäåðæèâàþò 10 òðëí öèêëîâ ÷òåíèÿ/çàïèñè, ÷òî ïðèìåðíî â 10 ìëí ðàç áîëüøå, ÷åì êîíêóðèðóþùèå ìèêðîñõåìû ýíåðãîíåçàâèñèìîé ïàìÿòè – EEPROM. Ïðè òàêîì îãðîìíîì êîëè÷åñòâå öèêëîâ ïàìÿòü ïåðåñòàåò áûòü óçêèì ìåñòîì êîíñòðóêöèè, ðàçðàáàòûâàåìîé ïîòðåáèòåëåì, äàæå åñëè MB85RS4MT èñïîëüçóåòñÿ â

ÍÎÂÎÑÒÈ

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

êà÷åñòâå ïàìÿòè äëÿ ÷àñòîé çàïèñè äàííûõ èëè äëÿ ãðàíè÷íîé îáðàáîòêè èíôîðìàöèè ñåòåâûõ äàò÷èêîâ. Êðîìå òîãî, âûñîêàÿ ñêîðîñòü çàïèñè FRAM îáóñëîâëåíà òåì, ÷òî ýòà îïåðàöèÿ âûïîëíÿåòñÿ ïóòåì ïåðåçàïèñè, òî åñòü, áåç ïðåäâàðèòåëüíîãî ñòèðàíèÿ èíôîðìàöèè, â òî âðåìÿ êàê îáû÷íàÿ ýíåðãîíåçàâèñèìàÿ ïàìÿòü, ïîäîáíàÿ EEPROM è Flash, òðåáóåò äîïîëíèòåëüíîãî âðåìåíè íà îïåðàöèþ ñòèðàíèÿ, ïðåäøåñòâóþùóþ çàïèñè. Âûñîêîå áûñòðîäåéñòâèå ïîìîãàåò çàùèùàòü äàííûå îò ðåçêèõ ïðîâàëîâ íàïðÿæåíèÿ, âîçíèêàþùèõ â ïðîöåññå âûïîëíåíèÿ îïåðàöèè çàïèñè. Áëàãîäàðÿ øèðîêîìó äèàïàçîíó íàïðÿæåíèé ïèòàíèÿ îò 1.8  äî 3.6 Â, â êîíå÷íîì ïðîäóêòå ïîòðåáèòåëÿ MB85RS4MT ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ ñîâìåñòíî ñ ïåðèôåðèéíûìè ýëåêòðîííûìè êîìïîíåíòàìè, ïèòàþùèìèñÿ îò ëþáîãî íàïðÿæåíèÿ ìåæäó 1.8  è 3.6 Â. Ìèêðîñõåìà îòëè÷àåòñÿ î÷åíü íèçêèìè ðàáî÷èìè òîêàìè, íå ïðåâûøàþùèìè 250 ìêÀ íà ÷àñòîòå 1 ÌÃö, à ìàêñèìàëüíûé òîê ïîêîÿ ñîñòàâëÿåò 50 ìêÀ. Òàêèì îáðàçîì, íèçêèå çíà÷åíèÿ ðàáî÷åãî íàïðÿæåíèÿ è òîêà äàþò îñíîâàíèå îòíåñòè MB85RS4MT ê êàòåãîðèè óñòðîéñòâ ñ íèçêèì ýíåðãîïîòðåáëåíèåì.

Ìèêðîñõåìà âûïóñêàåòñÿ â ñòàíäàðòíîì äëÿ îòðàñëè 8-âûâîäíîì êîðïóñå SOP, ÷òî ïîçâîëÿåò áåç âíåñåíèÿ èçìåíåíèé â ïå÷àòíóþ ïëàòó ëåãêî çàìåíÿòü ñóùåñòâóþùèå EEPROM â êîðïóñàõ SOP-8.  àïðåëå 2018 ãîäà Fujitsu Semiconductor àíîíñèðîâàëà ìèêðîñõåìû FRAM ñ íèæíèì äèàïàçîíîì ðàáî÷èõ òåìïåðàòóð –55 °C, à â èþíå – íîâûå ïàðàëëåëüíûå 8-ìåãàáàéòíûå FRAM. Òåïåðü æå Fujitsu ïðåäëàãàåò ïîñëåäîâàòåëüíûå FRAM åìêîñòüþ 4 Ìáèò ñ èíòåðôåéñîì SPI. Fujitsu ïðîäîëæàåò ðåøàòü ïðîáëåìû ñâîèõ êëèåíòîâ, ðàçðàáàòûâàÿ ïðîäóêòû, îïòèìèçèðîâàííûå äëÿ ðàçëè÷íûõ ïðèëîæåíèé.

Îñíîâíûå õàðàêòåðèñòèêè MB85RS4MT ! Åìêîñòü (êîíôèãóðàöèÿ): 4 Ìáèò (512K × 8 áèò); ! Èíòåðôåéñ: SPI; ! Ðàáî÷àÿ ÷àñòîòà: ìàêñèìóì 40 ÌÃö; ! Äèàïàçîí ðàáî÷èõ íàïðÿæåíèé: îò 1.8  äî 3.6 Â; ! Äèàïàçîí ðàáî÷èõ òåìïåðàòóð: îò –40 °C äî +85 °C; ! Ãàðàíòèðîâàííîå ÷èñëî öèêëîâ ÷òåíèÿ/çà13 ïèñè: 10 òðëí (10 ðàç).

Maxim ðàçðàáîòàëà óíèâåðñàëüíûé ìíîãîêàíàëüíûé äðàéâåð ñâåòîäèîäíîé ïîäñâåòêè äëÿ àâòîìîáèëüíûõ TFT-LCD äèñïëååâ ñëåäóþùåãî ïîêîëåíèÿ Ïî ñðàâíåíèþ ñ êîíêóðèðóþùèìè ðåøåíèÿìè MAX20069 ïîçâîëÿåò íà òðåòü óìåíüøèòü ðàçìåðû êîíñòðóêöèè Maxim â î÷åðåäíîé ðàç ðàçðàáîòàëà óíèêàëüíîå ðåøåíèå, ïîçâîëÿþùåå ëåãêî óñîâåðøåíñòâîâàòü àâòîìîáèëüíûå èíôîðìàöèîííî-ðàçâëåêàòåëüíûå ñèñòåìû, ñäåëàâ èõ áîëåå êîìïàêòíûìè è äåøåâûìè, îäíî-

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

âðåìåííî óâåëè÷èâ ðàçìåð è ðàçðåøàþùóþ ñïîñîáíîñòü äèñïëååâ. Óïðàâëÿåìàÿ ïî 2 èíòåðôåéñó I C ìèêðîñõåìà MAX20069 ÿâëÿåòñÿ ïåðâûì â îòðàñëè óñòðîéñòâîì, îáúåäèíèâøåì íà îäíîì êðèñòàëëå ÷åòûðåõêàíàëüíûé äðàéâåð ñâåòîäèîäíîé ïîäñâåòêè ñ âûõîäíûìè òîêàìè äî 150 ìÀ è ÷åòûðåõêàíàëüíûé èñòî÷íèê ñìåùåíèÿ äëÿ òîíêîïëåíî÷íûõ æèäêîêðèñòàëëè÷åñêèõ (TFT-LCD) ìàòðèö. Ïëîùàäü, çàíèìàåìàÿ êîíñòðóêöèåé íà MAX20069 íà ïå÷àòíîé ïëàòå, íà òðåòü ìåíüøå ïî ñðàâíåíèþ ñ áëèæàéøèìè êîíêóðèðóþùèìè àíàëîãàìè. Ñòðåìÿñü ïðèâëå÷ü ïîêóïàòåëåé äîïîëíèòåëüíûì èíôîðìàöèîííûì è ðàçâëåêàòåëüíûì ñåðâèñîì, ïðîèçâîäèòåëè ïîñòîÿííî óâåëè÷èâàþò ðàçìåðû àâòîìîáèëüíûõ ìîíè-

ÍÎÂÎÑÒÈ

11

òîðîâ è îáúåì îòîáðàæàåìûõ íà íèõ äàííûõ. Èññëåäîâàòåëè ðûíêà ïðîãíîçèðóþò 39ïðîöåíòíûé åæåãîäíûé òåìï ïðèðîñòà ðûíêà 8-äþìîâûõ äèñïëååâ, èñïîëüçóåìûõ â ïðèáîðíûõ ïàíåëÿõ, öåíòðàëüíûõ êîíñîëÿõ è ñèñòåìàõ îòîáðàæåíèÿ íà ëîáîâîì ñòåêëå. Îæèäàåòñÿ òàêæå, ÷òî ñêîðî íà ïðèáîðíûõ ïàíåëÿõ ïîÿâÿòñÿ äèñïëåè ñ äèàãîíàëüþ 12.3 äþéìà. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî äëÿ óäîâëåòâîðåíèÿ ïîñòîÿííî óñëîæíÿþùèõñÿ ñèñòåìíûõ òðåáîâàíèé ðàçðàáîò÷èêàì àâòîìîáèëüíûõ èíôîðìàöèîííî-ðàçâëåêàòåëüíûõ óñòðîéñòâ ïîòðåáóþòñÿ ðåøåíèÿ, îáåñïå÷èâàþùèå âûñîêóþ òî÷íîñòü, ãèáêîñòü è êîìïàêòíîñòü.

MAX20069 ïîääåðæèâàåò ýêðàíû áîëüøåãî ðàçìåðà ñ ìåíüøèìè ðàçìåðàìè ïèêñåëÿ, ôîðìèðóÿ ïîëîæèòåëüíîå è îòðèöàòåëüíîå íàïðÿæåíèÿ àíàëîãîâîãî ïèòàíèÿ, îáà èç êîòîðûõ íåîáõîäèìû äëÿ TFT äèñïëååâ íà îñíîâå íèçêîòåìïåðàòóðíîãî ïîëèêðåìíèÿ, êîòîðûå îáåñïå÷èâàþò áîëåå âûñîêîå ðàçðåøåíèå ïðè ìåíüøåé ñòîèìîñòè, ÷åì èñïîëüçóåìûå â íàñòîÿùåå âðåìÿ ïàíåëè íà îñíîâå àìîðôíîãî êðåìíèÿ. Îòäàâàÿ 150 ìÀ íà êàæäûé èç ÷åòûðåõ êàíàëîâ äðàéâåðà ñâåòîäèîäîâ, ìèêðîñõåìà ñïîñîáíà îáñëóæèâàòü íå òîëüêî ñóùåñòâóþùèå 8-äþéìîâûå ïàíåëè, íî è äèñïëåè ñëåäóþùåãî ïîêîëåíèÿ, òðåáóþùèå áóëüøèõ òîêîâ. MAX20069 âûïóñêàåòñÿ â êîðïóñå TQFN ñ ðàçìåðàìè 6 ìì × 6 ìì è ìîæåò ðàáîòàòü â äèàïàçîíå òåìïåðàòóð îêðóæàþùåé ñðåäû îò –40 °C äî 105 °C.

Îñíîâíûå ïðåèìóùåñòâà MAX20069 ! Âûñîêèé óðîâåíü èíòåãðàöèè: Îáúåäèíåíèå íà îäíîì êðèñòàëëå ÷åòûðåõêàíàëüíîãî èñòî÷íèêà ñìåùåíèÿ äëÿ TFT-LCD äèñïëååâ è ÷åòûðåõ 150-ìèëëèàìïåðíûõ äðàéâåðîâ ñâåòîäèîäíîé ïîäñâåòêè ïîçâîëÿåò óìåíüøèòü ðàçìåðû êîíñòðóêöèè. # Îäíà ïëàòà ïîääåðæèâàåò ïàíåëè ðàçëè÷íûõ ïðîèçâîäèòåëåé è ìîæåò óïðàâ-

ëÿòüñÿ êàê ñ ïîìîùüþ ðåçèñòîðîâ, òàê è 2 ïóòåì ïðîãðàììèðîâàíèÿ ïî øèíå I C, ÷òî äîïîëíèòåëüíî óìåíüøàåò ðàçìåð êîíå÷íîãî ðåøåíèÿ. # Ïî ñðàâíåíèþ ñ áëèæàéøèì êîíêóðèðóþùèì ðåøåíèåì ñóììàðíàÿ ðàçðÿäíîñòü íåîáõîäèìûõ ðåãèñòðîâ ìèêðîêîíòðîëëåðà ñîêðàùåíà íà 25%, ÷òî ñíèæàåò òðåáîâàíèÿ ê ïðîèçâîäèòåëüíîñòè è ñòîèìîñòè äèñïëåéíîãî êîíòðîëëåðà. ! Òåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè: Äèàïàçîí äèììèðîâàíèÿ MAX20069, ðàñøèðåííûé âäâîå ïî ñðàâíåíèþ ñ áëèæàéøèìè êîíêóðèðóþùèìè ðåøåíèÿìè çà ñ÷åò èñïîëüçîâàíèÿ 10,000 óðîâíåé ØÈÌðåãóëèðîâàíèÿ íà ÷àñòîòå 200 Ãö, îáåñïå÷èâàåò ÷èòàåìîñòü ïàíåëè ïðè ëþáûõ óñëîâèÿõ îñâåùåíèÿ. ! Áåçîïàñíîñòü è âñòðîåííûå ñðåäñòâà ñàìîäèàãíîñòèêè: MAX20069 ñïîñîáíà áûñòðî ëîêàëèçîâàòü ïðîáëåìû è ÷åðåç ïðîñòîé â èñïîëüçîâà2 íèè èíòåðôåéñ I C ïåðåäàòü ñîîòâåòñòâóþùóþ èíôîðìàöèþ óïðàâëÿþùåìó êîíòðîëëåðó, äàâ åìó âîçìîæíîñòü ëèáî àäàïòèðîâàëñÿ ê íîâûì óñëîâèÿì, ëèáî ïðåäóïðåäèòü âîäèòåëÿ î íåèñïðàâíîñòè. ! Íèçêèé óðîâåíü èçëó÷àåìûõ ýëåêòðîìàãíèòíûõ ïîìåõ: Âûñîêàÿ ÷àñòîòà ïåðåêëþ÷åíèÿ 2.2 ÌÃö, ðàñøèðåíèå ñïåêòðà øóìîïîäîáíûì ñèãíàëîì è ïîääåðæêà ìíîãîôàçíîãî ðåæèìà ñïîñîáñòâóþò ñíèæåíèþ óðîâíÿ èçëó÷àåìûõ ïîìåõ.

Öåíû è äîñòóïíîñòü Ïðè çàêàçå íà âåá-ñàéòå Maxim èëè ó àâòîðèçèðîâàííûõ äèñòðèáüþòîðîâ êîìïàíèè îäíà ìèêðîñõåìà â ïàðòèÿõ îò 1000 ïðèáîðîâ áóäåò ñòîèòü $4.40. Çà $45 ìîæíî òàêæå ïðèîáðåñòè îöåíî÷íûé íàáîð MAX20069EVKIT#.

Íîâûå äðàéâåðû çàòâîðîâ Infineon ðåøàþò ïðîáëåìó ñäâèãà óðîâíåé çåìëè â èìïóëüñíûõ èñòî÷íèêàõ ïèòàíèÿ Êàæäûé ðàç, êîãäà âêëþ÷àåòñÿ èëè âûêëþ÷àåòñÿ MOSFET â èìïóëüñíîì èñòî÷íèêå ïèòàíèÿ, ïàðàçèòíûå èíäóêòèâíîñòè ñìåùàþò óðîâåíü çåìëè. Ýòî ìîæåò ïðèâåñòè ê íåêîíòðîëèðóåìîìó ïåðåêëþ÷åíèþ ìèêðîñõåì äðàéâåðîâ çàòâîðîâ, à â êðàéíèõ ñëó÷àÿõ

12

ñòàòü ïðè÷èíîé ïåðåãðóçêè ìîùíûõ MOSFET è âûõîäà èç ñòðîÿ èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ. Äëÿ ðåøåíèÿ ýòîé ïðîáëåìû Infineon Technologies ðàçðàáîòàëà îäíîêàíàëüíûå äðàéâåðû çàòâîðîâ íèæíåãî ïëå÷à 1EDN7550 è 1EDN8550. Îáà äðàéâåðà çàòâîðîâ ïðèíàä-

ÍÎÂÎÑÒÈ

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

ëåæàò ê ñåìåéñòâó EiceDRIVER ñ èñòèííî äèôôåðåíöèàëüíûìè âõîäàìè óïðàâëåíèÿ, ýôôåêòèâíî ïðåäîòâðàùàþùèìè ëîæíûå ñðàáàòûâàíèÿ ñèëîâûõ MOSFET. 1EDN7550 è 1EDN8550 ìîãóò èñïîëüçîâàòüñÿ â ïðîìûøëåííûõ, ñåðâåðíûõ è òåëåêîììóíèêàöèîííûõ èìïóëüñíûõ èñòî÷íèêàõ ïèòàíèÿ, à òàêæå â áåñïðîâîäíûõ çàðÿäíûõ óñòðîéñòâàõ è ýëåêòðîèíñòðóìåíòàõ.

Äðàéâåðû 1EDN7550 è 1EDN8550 óñòîé÷èâû ê ñòàòè÷åñêèì ñìåùåíèÿì óðîâíåé çåìëè äî ±70 Â. Áåçîïàñíàÿ ðàáîòà ìèêðîñõåì ãàðàíòèðóåòñÿ ïðè äèíàìè÷åñêèõ ñìåùåíèÿõ çåìëè äî ±150 Â. Âñå ýòî âîçìîæíî áåç íåîáõîäèìîñòè îáðåçêè êîíòóðîâ çåìëè. Ïîñêîëüêó ìèêðîñõåìû èìåþò èñòèííî äèôôåðåíöèàëüíûå âõîäû, íà ïîâåäåíèå äðàéâåðîâ îêàçûâàåò âëèÿíèå òîëüêî ðàçíîñòü íàïðÿæåíèé ìåæäó äâóìÿ âõîäàìè. 1EDNx550 EiceDRIVER èäåàëüíî ïîäõîäÿò äëÿ óïðàâëåíèÿ ìîùíûìè MOSFET, ó êîòîðûõ âûâîäû èñòîêîâ èìåþò îòâîä Êåëüâèíà. Ýòè ìèêðîñõåìû äðàéâåðîâ çàòâîðîâ îáåñïå÷èâàþò áîëåå ÷åì äîñòàòî÷-

íóþ óñòîé÷èâîñòü ê ñìåùåíèÿì óðîâíÿ çåìëè, îáóñëîâëåííûì ïàðàçèòíûìè èíäóêòèâíîñòÿìè èñòîêîâ ìîùíûõ MOSFET. Íîâûå îäíîêàíàëüíûå ìèêðîñõåìû äðàéâåðîâ çàòâîðîâ äåøåâëå è çàíèìàþò ìåíüøå ìåñòà, ÷åì òðàäèöèîííûå ðåøåíèÿ íà îñíîâå ìèêðîñõåì ãàëüâàíè÷åñêè èçîëèðîâàííûõ äðàéâåðîâ. Êðîìå òîãî, ñåìåéñòâî 1EDNx550 áóäåò ýêîíîìè÷åñêè ýôôåêòèâíûì ðåøåíèåì äëÿ ïðèëîæåíèé, ãäå ðàññòîÿíèå ìåæäó ìèêðîñõåìîé óïðàâëåíèÿ (ôîðìèðóþùåé óïðàâëÿþùèå ñèãíàëû äëÿ äðàéâåðà) è ìèêðîñõåìîé äðàéâåðà çàòâîðîâ áîëüøå, ÷åì îáû÷íî. Òàêàÿ ñèòóàöèÿ âîçìîæíà â ñëó÷àå ñïåöèôè÷åñêèõ òðåáîâàíèé ê êîíñòðóêöèè óñòðîéñòâà, îñîáåííîñòè òåõíîëîãèè èçãîòîâëåíèÿ ïå÷àòíîé ïëàòû èëè èñïîëüçîâàíèÿ äî÷åðíèõ ïëàò. Îáùåå çäåñü òî, ÷òî ïàðàçèòíûå èíäóêòèâíîñòè çåìëÿíîé øèíû ÿâëÿþòñÿ ïðè÷èíîé ñäâèãà óðîâíåé çåìëè ìåæäó óïðàâëÿþùåé ìèêðîñõåìîé è äðàéâåðîì çàòâîðîâ. Ïðèáîðû ñåìåéñòâà 1EDNx550 íå òîëüêî ñ óñïåõîì ðåøàþò âñå ýòè ïðîáëåìû, íî è ñîêðàùàþò âðåìÿ ðàçðàáîòêè ïðîäóêòà. Ñåìåéñòâî äðàéâåðîâ íèæíåãî ïëå÷à 1EDNx550 âûïóñêàåòñÿ â 6-âûâîäíûõ êîðïóñàõ SOT-23. Ïî ñðàâíåíèþ ñ òðàäèöèîííûìè ðåøåíèÿìè, îíè ïîçâîëÿþò ïîâûñèòü ïëîòíîñòü ìîùíîñòè è çàâåðøèòü ðàçðàáîòêó áûñòðåå è ñ ìåíüøèì ðàñõîäîì âðåìåíè è äåíåã.

Äîñòóïíîñòü Óñòðîéñòâà 1EDNx550 ñåìåéñòâà EiceDRIVER äîñòóïíû äëÿ çàêàçà â ëþáûõ êîëè÷åñòâàõ.

12 Â

CoolSiC

RBIAS

Êîíòðîëëåð ØÈÌ

VDD PWM CS

RCM1 RCM2

âûòåêàþùèé òîê

IN+ IN–

1EDN 7550

âòåêàþùèé òîê CBIAS

Ïàðàçèòíàÿ èíäóêòèâíîñòü çåìëè

CoolMOS P7 RG1

CBULK

RG2 Ïàðàçèòíàÿ èíäóêòèâíîñòü èñòîêà

GND RCM – ñèíôàçíîå ñîïðîòèâëåíèå RG1 – ñîïðîòèâëåíèå çàòâîðà

Ìèêðîñõåìà1EDN7550, óïðàâëÿþùàÿ ìîùíûì MOSFET íà îäíîñòîðîííåé ïå÷àòíîé ïëàòå.

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

ÍÎÂÎÑÒÈ

13

ON Semiconductor àíîíñèðîâàëà SiC äèîäû äëÿ àâòîìîáèëüíûõ ïðèëîæåíèé Ìåíüøèå ïîòåðè è áîëüøèå ñêîðîñòè ïåðåêëþ÷åíèÿ îáåñïå÷èâàþò âûñîêèé ÊÏÄ, êîìïàêòíûå ðàçìåðû è íèçêóþ ñòîèìîñòü ðåøåíèé ON Semiconductor ðàñøèðèëà ñâîå ñåìåéñòâî êàðáèäîêðåìíèåâûõ (SiC) äèîäîâ Øîòòêè óñòðîéñòâàìè, ñîçäàííûìè ñïåöèàëüíî äëÿ òÿæåëûõ óñëîâèé ýêñïëóàòàöèè â àâòîìîáèëüíîì îáîðóäîâàíèè. Íîâûå SiC äèîäû, îòâå÷àþùèå òðåáîâàíèÿì àâòîìîáèëüíîãî ñòàíäàðòà AEC-Q101, îáåñïå÷èâàþò óðîâåíü íàäåæíîñòè, íåîáõîäèìûé äëÿ ñîâðåìåííûõ àâòîìîáèëüíûõ ïðèëîæåíèé, è äàþò ìíîãî÷èñëåííûå ïðåèìóùåñòâà, ñâÿçàííûå ñ áîëüøîé øèðèíîé çàïðåùåííîé çîíû.

SiC îòëè÷àþòñÿ îò êðåìíèåâûõ óñòðîéñòâ ëó÷øåé õàðàêòåðèñòèêîé ïåðåêëþ÷åíèÿ è áîëåå âûñîêîé íàäåæíîñòüþ. Ó äèîäîâ íåò âðåìåíè îáðàòíîãî âîññòàíîâëåíèÿ, à êîììóòàöèîííûå õàðàêòåðèñòèêè íå çàâèñÿò îò òåìïåðàòóðû. Îòëè÷íûå òåïëîâûå ïàðàìåòðû, ïîâûøåííàÿ ïëîòíîñòü ìîùíîñòè è ñíèæåííûé óðîâåíü èçëó÷àåìûõ ïîìåõ, à òàêæå

ìåíüøèå ðàçìåðû è ñòîèìîñòü ñèñòåìû äåëàþò SiC ïðèáîðû ïðèâëåêàòåëüíîé çàìåíîé äëÿ âûñîêîýôôåêòèâíûõ àâòîìîáèëüíûõ ïðèëîæåíèé. Íîâûå äèîäû âûïóñêàþòñÿ â ïîïóëÿðíûõ êîðïóñàõ äëÿ ïîâåðõíîñòíîãî ìîíòàæà è ìîíòàæà â îòâåðñòèÿ òèïîâ TO-247, D2PAK è DPAK. 1200-âîëüòîâûå äèîäû ïåðâîãî ïîêîëåíèÿ FFSHx0120 è 650-âîëüòîâûå ïðèáîðû âòîðîãî ïîêîëåíèÿ FFSHx065 èìåþò íóëåâîå âðåìÿ îáðàòíîãî âîññòàíîâëåíèÿ, íèçêîå ïðÿìîå íàïðÿæåíèå, íå çàâèñÿùóþ îò òåìïåðàòóðû ñòàáèëüíîñòü òîêà, ñâåðõíèçêèé òîê óòå÷êè, âûñîêóþ ïåðåãðóçî÷íóþ ñïîñîáíîñòü è ïîëîæèòåëüíûé òåìïåðàòóðíûé êîýôôèöèåíò. Îíè íå òîëüêî ïîâûøàþò ÊÏÄ, íî è óìåíüøàþò ðàçìåðû òðåáóåìûõ ìàãíèòíûõ êîìïîíåíòîâ çà ñ÷åò áîëüøåé ÷àñòîòû ïåðåêëþ÷åíèÿ, îáóñëîâëåííîé áûñòðûì âîññòàíîâëåíèåì. Äëÿ ñîîòâåòñòâèÿ òðåáîâàíèÿì íàäåæíîñòè, ïðåäúÿâëÿåìûì ê ýëåêòðîîáîðóäîâàíèþ àâòîìîáèëåé, äèîäû ñïðîåêòèðîâàíû òàê, ÷òîáû âûäåðæèâàòü áîëüøèå èìïóëüñíûå òîêè. Êðîìå òîãî, îíè ñîäåðæàò óíèêàëüíûå çàïàòåíòîâàííûå ñîãëàñóþùèå ñòðóêòóðû, ïîâûøàþùèå íàäåæíîñòü è óëó÷øàþùèå ñòàáèëüíîñòü õàðàêòåðèñòèê. Ïðèáîðû ðàññ÷èòàíû íà ðàáîòó ïðè òåìïåðàòóðå ïåðåõîäà îò –55 °C äî +175 °C.

STMicroelectronics ïðåäñòàâèëà ïðîñòîé â èñïîëüçîâàíèè ìîäóëü ÃÍÑÑ, îñíîâàííûé íà ÷èïå Teseo III STMicroelectronics ñäåëàëà ñïóòíèêîâûé íàâèãàöèîííûé ïðèåìíèê Teseo III äîñòóïíûì áîëåå øèðîêîìó ñîîáùåñòâó ðàçðàáîò÷èêîâ, ïðåäñòàâèâ ìîäóëü Teseo-LIV3F, â êîòîðîì îáúåäèíåíû îñíîâíûå ôóíêöèè, íåîáõîäèìûå äëÿ áûñòðîé ðàçðàáîòêè ïðèëîæåíèÿ è, êðîìå òîãî, äîáàâëåíû 16 Ìáèò Flash ïàìÿòè äëÿ îáíîâëåíèÿ ïðîøèâêè èëè ðåãèñòðàöèè äàííûõ áåç ðåçåðâíîé áàòàðåè. Âûñîêî îöåíåííûé ñïåöèàëèñòàìè â àâòîìîáèëüíîì è ïðîìûøëåííîì ñåêòîðàõ, ïðèåìíèê ñèãíàëîâ íåñêîëüêèõ ñïóòíèêîâûõ ãðóï-

14

ÍÎÂÎÑÒÈ

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

×àñû Òåðìîñòàáèëèðåàëüíîãî çèðîâàííûé âðåìåíè 32 êÃö ãåíåðàòîð

16 Ìáèò Flash Âõîä ñèãíàëà ÃÍÑÑ

Teseo III

Ïðîáóæäåíèå

ßäðî ÃÍÑÑ è ïîäñèñòåìà

Óïðàâëåíèå âíåøíåé àíòåííîé

Ìåòêè âðåìåíè

ÏÇÓ ÖÏ ARM ÎÇÓ

Îñíîâíîå ïèòàíèå Èíòåðôåéñû UART

Óïðàâëåíèå ïèòàíèåì

I2C

ÈÈÏ

LDO

Ðåçåðâíîå ïèòàíèå Ïèòàíèå ñõåì ââîäà/âûâîäà

Áëîê-ñõåìà ìîäóëÿ Teseo-LIV3F.

ïèðîâîê Teseo III ñî÷åòàåò â ñåáå âûñîêóþ òî÷íîñòü ñ áûñòðûì îòêëèêîì è íèçêèì ýíåðãîïîòðåáëåíèåì. Òåïåðü ìîäóëü Teseo-LIV3F ïîçâîëÿåò ïðîèçâîäèòåëÿì è íåáîëüøèì êîìàíäàì èíæåíåðîâ, íå îáëàäàþùèì îáøèðíûì îïûòîì â îáëàñòè ðàçðàáîòêè ðàäèî÷àñòîòíûõ óñòðîéñòâ, èñïîëüçîâàòü âñå ïðåèìóùåñòâà Teseo III ïðè ñîçäàíèè íîâûõ ïðîäóêòîâ â ïðîìûøëåííîì è ïîòðåáèòåëüñêîì ñåãìåíòàõ ðûíêà, âêëþ÷àÿ ñèñòåìû ñïóòíèêîâîãî êîíòðîëÿ ïîëîæåíèÿ òðàíñïîðòíûõ ñðåäñòâ, äðîíû, ïðîòèâîêðàæíûå óñòðîéñòâà, òðåêåðû äëÿ æèâîòíûõ è ñèñòåìû äëÿ òàêèõ ñëóæá è ñåðâèñîâ, êàê óïðàâëåíèå òðàíñïîðòíûìè ïðåäïðèÿòèÿìè, àâòîìàòè÷åñêîå âçèìàíèå ïëàòû çà ïðîåçä, ïðîêàò àâòîìîáèëåé èëè îáùåñòâåííûé òðàíñïîðò. Ïðîñòîé â èñïîëüçîâàíèè 18-âûâîäíîé ìîäóëü ðàçìåðîì 9.7 ìì × 10.1 ìì ñîäåðæèò ïðèåìíèê Teseo III ñ èíòåãðèðîâàííîé ñèñòåìîé óïðàâëåíèÿ ïèòàíèåì, èíòåðôåéñû 2 UART è I C, ôëåø-ïàìÿòü, óëüòðàñòàáèëüíûé òåðìîñòàáèëèçèðîâàííûé êâàðöåâûé ãåíåðàòîð è ÷àñû ðåàëüíîãî âðåìåíè 32 êÃö. Äîêóìåíòàöèÿ è ñðåäñòâà ðàçðàáîòêè, ïîñòàâëÿåìûå ñ ìîäóëåì, ñîäåðæàò âñå êîäû íà ÿçûêå Ñè, íåîáõîäèìûå äëÿ óïðàâëåíèÿ ìîäóëåì ñ ïîìîùüþ ìèêðîêîíòðîëëåðà STM32, âêëþ÷àÿ èñïîëüçîâàíèå ðåãèñòðàòîðà äàííûõ, îäîìåòðà è ãåîçîíèðîâàíèÿ äëÿ äîáàâëåíèÿ äîïîëíèòåëüíîé ôóíêöèîíàëüíîñòè.

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

Teseo-LIV3F îáåñïå÷èâàåò âûñîêèé óðîâåíü õàðàêòåðèñòèê, âêëþ÷àÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü â ðåæèìå ñëåæåíèÿ –163 äÁì, òî÷íîñòü ïîçèöèîíèðîâàíèÿ 1.5 ì (êðóãîâîå âåðîÿòíîå îòêëîíåíèå) è íèçêóþ ìîùíîñòü ïîòðåáëåíèÿ (17 ìêÂò â ðåæèìå îæèäàíèÿ è 75 ìÂò â ðåæèìå ñëåæåíèÿ). Ñåðòèôèêàòû FCC è CE óïðîùàþò òåñòèðîâàíèå ïðîäóêöèè è óñêîðÿþò âûõîä íà ðûíîê. Ìíîãîñèñòåìíîñòü ìîäóëÿ ãàðàíòèðóåò íàäåæíóþ îòêàçîóñòîé÷èâóþ íàâèãàöèþ ñ äîñòóïîì ê ãðóïïèðîâêàì GPS, GLONASS, Galileo è Bei Dou, à òàêæå ê Òèõîîêåàíñêîé Êâàçèçåíèòíîé ñïóòíèêîâîé ñèñòåìå (QZSS). Ìîäóëü ïîääåðæèâàåò ðàçëè÷íûå òåõíîëîãèè, óñêîðÿþùèé «õîëîäíûé ñòàðò» ïðèåìíèêà, â ÷àñòíîñòè, ST Assisted GPS (STAGPS) è Server-Based Assisted-GNSS ñ ïðÿìûì äîñòóïîì ê ñåðâåðó äëÿ ïîëó÷åíèÿ äàííûõ ýôåìåðèä, åñëè ñïóòíèêè íåäîñòóïíû äëÿ áûñòðîãî ïåðâîãî îïðåäåëåíèÿ ìåñòîïîëîæåíèÿ. Äëÿ ïîâûøåíèÿ òî÷íîñòè ïðåäóñìîòðåíà òàêæå ïîääåðæêà ñèñòåì äèôôåðåíöèàëüíîé êîððåêöèè, âêëþ÷àÿ àìåðèêàíñêóþ, åâðîïåéñêóþ, ÿïîíñêóþ, âîñòî÷íîàçèàòñêóþ è èíäèéñêóþ ñïóòíèêîâûå ñèñòåìû äèôôåðåíöèàëüíûõ ïîïðàâîê (SBAS), à òàêæå ñèñòåìó Ðàäèîòåõíè÷åñêîé Êîìèññèè Ìîðñêèõ Ñåðâèñîâ (RTCM). Ìîäóëü Teseo-LIV3F óæå äîñòóïåí ïîòðåáèòåëÿì â 18-âûâîäíûõ êîðïóñàõ LLC.

ÍÎÂÎÑÒÈ

15

Ampleon àíîíñèðîâàëà âûñîêîýôôåêòèâíûé 1600-âàòòíûé òðàíçèñòîð äëÿ ×Ì ðàäèîâåùàòåëüíûõ ïåðåäàò÷èêîâ Êîìïàíèÿ Ampleon àíîíñèðîâàëà âûïóñê ìîùíîãî âûñîêîíàäåæíîãî òðàíçèñòîðà BLF189XRA, ïðåäíàçíà÷åííîãî äëÿ ×Ì ðàäèîâåùàòåëüíûõ ïåðåäàò÷èêîâ äèàïàçîíà 88 – 108 ÌÃö.

BLF189XRA ÿâëÿåòñÿ èñêëþ÷èòåëüíî íàäåæíûì óñòðîéñòâîì, âûäåðæèâàþùèì ðàññîãëàñîâàíèå íàãðóçêè ñ ÊÑ 65:1, – â ñèòóàöèè, êîòîðàÿ ìîæåò âîçíèêàòü â æåñòêèõ óñëîâèÿõ ýêñïëóàòàöèè èëè âî âðåìÿ ïðîöåäóð òåõíè÷åñêîãî îáñëóæèâàíèÿ.

1

2

1 5 3

3

4

5 4

2

Óñòðîéñòâî ðàáîòàåò ïðè ñòàíäàðòíîì äëÿ îòðàñëè íàïðÿæåíèè ïèòàíèÿ 50 Â, îòäàâàÿ â íàãðóçêó íåïðåðûâíóþ ìîùíîñòü ñâûøå 1600 Âò. Ïîëó÷èòü òàêèå âûñîêèå óðîâíè ìîùíîñòè èç îäíîãî êîðïóñà SOT539 ïîçâîëèë ëó÷øèé â ñâîåì êëàññå ÊÏÄ ìîùíîñòè (ñâûøå 82%). Êðîìå òîãî, èñïîëüçóÿ BLF189XRA, ìîæíî ïðè çàäàííîé âûõîäíîé ìîùíîñòè óìåíüøèòü êîëè÷åñòâî ìîùíûõ òðàíçèñòîðîâ, ñîêðàòèâ äî ìèíèìóìà ðàçìåðû è ñòîèìîñòü ïåðåäàò÷èêà.

Ãðàôè÷åñêîå îáîçíà÷åíèå è óïðîùåííîå èçîáðàæåíèå êîðïóñà òðàíçèñòîðà BLF189XRA.

Ñòàáèëüíûå ïðîèçâîäñòâåííûå ïðîöåññû Ampleon ñïîñîáñòâóþò ïîääåðæàíèþ âûñîêîãî óðîâíÿ âîñïðîèçâîäèìîñòè õàðàêòåðèñòèê ïðîäóêòîâ, ÷òî â ñîâîêóïíîñòè ñ âñåñòîðîííåé ïîääåðæêîé ïðèëîæåíèé ïîìîãàåò OEM ïðîèçâîäèòåëÿì ñîêðàòèòü âðåìÿ, íåîáõîäèìîå äëÿ âûâîäà èõ èçäåëèé íà ðûíîê.

ABLIC âûïóñêàåò íà ðûíîê óñèëèòåëü ñ íóëåâûì äðåéôîì äëÿ àâòîìîáèëüíûõ ïðèëîæåíèé Êîìïàíèÿ ABLIC (áûâøàÿ Seiko Instruments) íà÷àëà ïðîèçâîäñòâî îïåðàöèîííîãî óñèëèòåëÿ ñ íóëåâûì äðåéôîì S-19630AB, ïðåäíàçíà÷åííîãî äëÿ èñïîëüçîâàíèÿ â óñòðîéñòâàõ àâòîìîáèëüíîé ýëåêòðîíèêè. Óñèëèòåëü ñ íóëåâûì äðåéôîì ïîñòîÿííî êîíòðîëèðóåò ñîáñòâåííîå íàïðÿæåíèå ñìåùåíèÿ è âñå âðåìÿ àâòîìàòè÷åñêè ïîäñòðàèâàåò åãî äî íóëÿ. Íîâàÿ ìèêðîñõåìà S-19630AB äëÿ àâòîìîáèëüíûõ ïðèëîæåíèé ðàáîòàåò â øèðîêîì äèàïàçîíå íàïðÿæåíèé ïèòàíèÿ îò 4.0  äî 36  ïðè òåìïåðàòóðå îêðóæàþùåé ñðåäû äî 125 °C. Óñèëèòåëü, èìåþùèé íèçêîå íàïðÿæåíèå ñìåùåíèÿ 50 ìê è äðåéô íàïðÿæåíèÿ ñìåùåíèÿ 25 íÂ/°C, ïîòðåáëÿåò òèïîâîé òîê 250 ìêÀ.

16

Áëàãîäàðÿ ñõåìå êîìïåíñàöèè ñìåùåíèÿ, îñíîâàííîé íà óíèêàëüíîé òåõíîëîãèè ìîäóëÿöèè-äåìîäóëÿöèè, ðàçðàáîòàííîé ABLIC, îáåñïå÷èâàþòñÿ ïðåâîñõîäíûå íèçêî÷àñòîòíûå õàðàêòåðèñòèêè óñòðîéñòâà. Êðîìå òîãî, S-19630AB îòâå÷àåò òðåáîâàíèÿì àâòîìî-

ÍÎÂÎÑÒÈ

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

Êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ [äÁ]

ïðîöåññà PPAP, óñòàíîâëåííîìó ðàáî÷åé ãðóïïîé àâòîòðàêòîðíîé ïðîìûøëåííîñòè (AIAG).

VDD = 18.0 Â

120 100

TA = +125 °C

Ãëàâíûå îñîáåííîñòè

80 60 40

TA = –40 °C TA = +25 °C

20 0 0.01

0.1

1

10 100 ×àñòîòà [êÃö]

1000

10000

Çàâèñèìîñòü êîýôôèöèåíòà óñèëåíèÿ îò ÷àñòîòû.

áèëüíîãî ñòàíäàðòà êà÷åñòâà AEC-Q100 è ñîîòâåòñòâóåò ðåãëàìåíòó ïðîèçâîäñòâåííîãî

! Øèðîêèé äèàïàçîí ðàáî÷èõ íàïðÿæåíèé; ! Âûñîêàÿ òî÷íîñòü, îáóñëîâëåííàÿ íèçêèì íàïðÿæåíèåì ñìåùåíèÿ è íèçêèì äðåéôîì íàïðÿæåíèÿ ñìåùåíèÿ; ! Rail-to-Rail âõîäû è âûõîä; ! Îáåñïå÷èâàåò âûñîêîå êà÷åñòâî àâòîìîáèëüíîãî îáîðóäîâàíèÿ.

Ïðèìåðû ïðèìåíåíèÿ ! Âûñîêîòî÷íîå èçìåðåíèå òîêà; ! Ìóëüòèñåíñîðíûå èíòåðôåéñû.

Ïîëíîñòüþ èíòåãðèðîâàííûé âûêëþ÷àòåëü ïèòàíèÿ STMicroelectronics ïîâûñèò áåçîïàñíîñòü è óïðîñòèò ðàçðàáîòêó ñèñòåì Ðàçðàáîòàííûé STMicroelectronics ïðîãðàììèðóåìûé ýëåêòðîííûé âûêëþ÷àòåëü ïèòàíèÿ STPW12 îáåñïå÷èâàåò óäîáíîå èíòåãðèðîâàííîå ðåøåíèå äëÿ áûñòðîãî è áåçîïàñíîãî îòêëþ÷åíèÿ àâàðèéíîé íàãðóçêè îò øèíû 12 Â.

Âêëþ÷àåìûé ìåæäó øèíîé ïèòàíèÿ è íàãðóçêîé, âûêëþ÷àòåëü STPW12 ñîäåðæèò ñèëîâîé êëþ÷ ñ íèçêèì ñîïðîòèâëåíèåì (50 Îì) è âûñîêîòî÷íóþ ñõåìó äëÿ èçìåðåíèÿ ìîùíîñòè â íàãðóçêå.  ñëó÷àå ïðåâûøåíèÿ óñòàíîâëåííîãî ïîëüçîâàòåëåì ïîðîãà êëþ÷ ðàçìûêàåòñÿ, î ÷åì èíôîðìèðóåò ñèñòåìó ñèãíàëîì íà ñïåöèàëüíîì âûâîäå «Êîíòðîëü/Àâàðèÿ». Ïðè íîðìàëüíîé ðàáîòå íà ýòîì âûâîäå ïðèñóòñòâóåò àíàëîãîâîå íàïðÿæåíèå, ïðîïîðöèîíàëüíîå ìîùíîñòè íàãðóçêè, ÷òî ïîçâîëÿåò îñóùåñòâëÿòü íåïðåðûâíûé êîíòðîëü. Ïðåäóñìîòðåíû òàêæå òàêèå ôóíêöèè, êàê àâòîìàòè÷åñêèé ïåðåçàïóñê ïîñëå çàäåðæêè,

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

óñòàíàâëèâàåìîé ïîëüçîâàòåëåì, è ïðîãðàììèðóåìîå âðåìÿ ìàñêèðîâàíèÿ îãðàíè÷åíèÿ ìîùíîñòè äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ ñðàáàòûâàíèÿ çàùèòû îò áðîñêîâ ïóñêîâîãî òîêà.

STPW12 îáëåã÷àåò ïðîåêòèðîâàíèå áåçîïàñíûõ ñèñòåì è óïðîùàåò ñåðòèôèêàöèþ íà ñîîòâåòñòâèå òàêèì ñòàíäàðòàì, êàê UL 60730 (Àâòîìàòè÷åñêèå ðåãóëÿòîðû áûòîâîãî è àíàëîãè÷íîãî íàçíà÷åíèÿ). Ýòî èíòåãðèðîâàííîå ðåøåíèå ýôôåêòèâíî çàìåíÿåò ñõåìû íà äèñêðåòíûõ êîìïîíåíòàõ èëè êîìáèíàöèè òàêèõ ìèêðîñõåì, êàê òîêîèçìåðèòåëüíûé óñèëèòåëü èëè êîíòðîëëåð ãîðÿ÷åé çàìåíû ñ MOSFET êëþ÷àìè, îáåñïå÷èâàÿ ëó÷øóþ òî÷íîñòü, çàíèìàÿ ìåíüøå ìåñòà íà ïå÷àòíîé ïëàòå è ñíèæàÿ êîëè÷åñòâî êîìïîíåíòîâ, íåîáõîäèìûõ äëÿ êàæäîé çàùèùàåìîé íàãðóçêè.

Âðåìåííàÿ äèàãðàììà ñèãíàëîâ ïðè ìàñêèðîâàíèè.

ÍÎÂÎÑÒÈ

17

Çàðÿäîâûé íàñîñ

UVLO

VIN

EN

Òåïëîâàÿ çàùèòà

PWM

Ëîãèêà àâòîïîâòîðà

VOUT VIN

Ëîãèêà ØÈÌ

RDELAY

Èçìåðåíèå è îãðàíè÷åíèå òîêà

RSET

GND

CSET Êîíòðîëü/ Àâàðèÿ

Áëîê-ñõåìà STPW12.

Ïîðîãîâûé óðîâåíü ìîùíîñòè è âðåìÿ ìàñêèðîâàíèÿ îãðàíè÷åíèÿ ìîùíîñòè ïðîãðàììèðóþòñÿ ñ ïîìîùüþ ðåçèñòîðîâ. Âðåìÿ çàäåðæêè àâòîìàòè÷åñêîãî ïîâòîðà óñòàíàâëèâàåòñÿ âíåøíèì êîíäåíñàòîðîì. Ïîìèìî ïåðå÷èñëåííûõ âíåøíèõ êîìïîíåíòîâ, äëÿ ñîçäàíèÿ çàêîí÷åííîé ñõåìû òðåáóåòñÿ äîáàâèòü òîëüêî âõîäíîé è âûõîäíîé êîíäåíñàòîðû. Ðåæèì ïðÿìîé ØÈÌ ñ ïðîãðàììèðóåìûì âðåìåíåì ìàñêèðîâàíèÿ äëÿ ìîäóëÿöèè ýíåðãèè â íàãðóçêå ïîçâîëÿåò ãèáêî óïðàâëÿòü âíóòðåííèì âûêëþ÷àòåëåì ïèòàíèÿ ñ ïîìîùüþ âíåøíåãî ñèãíàëà.  óñòðîéñòâå ðåàëèçîâàí ïîëíûé íàáîð çàùèòíûõ ôóíêöèé, âêëþ÷àÿ áëîêèðîâêó ïðè ïîíèæåííîì íàïðÿæåíèè (UVLO), îòêëþ÷åíèå ïðè ïåðåãðåâå è îãðàíè÷åíèå òîêà êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ.

STPW12 óæå âûïóñêàåòñÿ ñåðèéíî â êîðïóñå Power SO-8 è â ïàðòèÿõ èç 1000 ïðèáîðîâ ïðîäàåòñÿ ïî öåíå $0.95 çà øòóêó.

Îñíîâíûå õàðàêòåðèñòèêè ! Èçìåðåíèå âõîäíîé ìîùíîñòè â ðåàëüíîì âðåìåíè;

! Äèàïàçîí âõîäíûõ íàïðÿæåíèé îò 10.5  äî 18 Â; ! Íåïðåðûâíûé òîê 1.5 À (òèï.); ! Òèïîâîå ñîïðîòèâëåíèå îòêðûòîãî êàíàëà P-êàíàëüíîãî òðàíçèñòîðà 50 ìÎì; ! Òî÷íîñòü ïîðîãà îãðàíè÷åíèÿ ìîùíîñòè 3% (òèï.); ! Áëîêèðîâêà ïðè ïîíèæåííîì íàïðÿæåíèè; ! Ðåãóëèðóåìîå îãðàíè÷åíèå ìîùíîñòè; ! Ðåæèì ØÈÌ; ! Ïðîãðàììèðóåìîå âðåìÿ ìàñêèðîâàíèÿ îãðàíè÷åíèÿ ìîùíîñòè ! Ïðîãðàììèðóåìàÿ çàäåðæêà àâòîìàòè÷åñêîãî ïîâòîðà; ! Îòêëþ÷åíèå ïðè ïåðåãðåâå; ! Ôóíêöèÿ ðàçðåøåíèÿ; ! Îãðàíè÷åíèå òîêà êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ; ! Äèàïàçîí ðàáî÷èõ òåìïåðàòóð ïåðåõîäà îò –40 °C äî 125 °C; ! Êîðïóñ Power SO-8; ! Óïðîùàåò ïðîöåäóðû ñåðòèôèêàöèè.

Skyworks âûïóñòèëà óíèâåðñàëüíûé ìîäóëü âõîäíîãî èíòåðôåéñà LTE äëÿ ïðèëîæåíèé IoT Skyworks îáúÿâèëà î âûïóñêå ìîäóëÿ SKY68020-11 – âõîäíîãî èíòåðôåéñà LTEM/NB-IoT äëÿ ìàëîìîùíûõ ïðèëîæåíèé Èíòåðíåòà âåùåé (IoT) ñ íèçêîé ñêîðîñòüþ

18

ïåðåäà÷è äàííûõ. Ýòî ñîâðåìåííûé, ìíîãîêðèñòàëüíûé ãèáðèäíûé èíòåðôåéñíûé ìîäóëü, îáåñïå÷èâàþùèé ãëîáàëüíîå ïîêðûòèå äèàïàçîíîâ LTE, è ïðåäíàçíà÷åííûé äëÿ

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

óäîâëåòâîðåíèÿ ñàìûõ ñëîæíûõ òðåáîâàíèé ñåòåâûõ îïåðàòîðîâ.

Îñíîâíûå îñîáåííîñòè ìèêðîñõåìû SKY68020-11 ! Øèðîêàÿ ïîëîñà ÷àñòîò, ïîääåðæèâàþùàÿ áîëåå 20 äèàïàçîíîâ LTE è ïîçâîëÿþùàÿ ñ ïîìîùüþ åäèíñòâåííîãî ìîäóëÿ ñîçäàâàòü ñèñòåìû äëÿ ïåðñïåêòèâíûõ ñòàíäàðòîâ LTE-M è NB-IoT, âêëþ÷àÿ ïîëîñû B14, B70, B71 è B85; ! Îòëè÷íûå õàðàêòåðèñòèêè èñêàæåíèé, îòâå÷àþùèå ñòðîãèì òðåáîâàíèÿì ñåðâè-

ñîâ Verizon â ÷àñòè óðîâíÿ âòîðîé ãàðìîíèêè â ÷àñòîòíîé ïîëîñå B13 (–50 äÁì/ÌÃö); ! Èíòåãðèðîâàííûå óñèëèòåëè ìîùíîñòè (ÓÌ), ôèëüòðû â êàíàëàõ ïåðåäà÷è è ïðèåìà, àíòåííûé ïåðåêëþ÷àòåëü è êîíòðîëëåð èíòåðôåéñà MIPI ýêîíîìÿò ìåñòî íà ïå÷àòíîé ïëàòå; ! Óíèâåðñàëüíûå ìîùíûå ïîðòû AUX, ïîääåðæèâàþùèå äîïîëíèòåëüíûå äèàïàçîíû, âêëþ÷àÿ óñòàðåâøèå 2G/3G; ! Ñâåðõíèçêèé òîê óòå÷êè (0.4 ìêÀ), òðåáóåìûé äëÿ óñòðîéñòâ IoT ñ áàòàðåéíûì ïèòàíèåì.

Îñíîâíûå õàðàêòåðèñòèêè SKY68020-11 ! Âûõîäíàÿ ìîùíîñòü ïåðåäàò÷èêà: 24 äÁì; ! Ïîòðåáëÿåìûé òîê: 300 ìÀ (íà ÷àñòîòå 782 ÌÃö); ! Íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ: 2.85  … 4.5 Â; ! Ïîëîñà ïðîïóñêàíèÿ äîïîëíèòåëüíûõ âõîäíûõ ïîðòîâ AUX: 450 ÌÃö … 2.7 ÃÃö; ! Ïîòåðè, âíîñèìûå â êàíàëå ïðèåìà: 2 äÁ; ! Êîðïóñ: 4 ìì × 5 ìì × 0.9 ìì.

Ïðîäàæè è òåõíè÷åñêàÿ ïîääåðæêà Öåíà ìîäóëÿ çàâèñèò îò ïðèîáðåòàåìîãî êîëè÷åñòâà. Ïîäðîáíóþ èíôîðìàöèþ ìîæíî ïîëó÷èòü â òîðãîâûõ ïðåäñòàâèòåëüñòâàõ Skyworks èëè íà âåá-ñàéòå êîìïàíèè.

Áëîê ñõåìà SKY68020-11.

Toshiba ïðèñòóïàåò ê ïðîèçâîäñòâó óñèëèòåëåé ìîùíîñòè äëÿ àâòîìîáèëüíûõ àóäèîñèñòåì Íîâîå óñòðîéñòâî ñ ðàñøèðåííûìè ôóíêöèîíàëüíûìè âîçìîæíîñòÿìè, èñêëþ÷èòåëüíî óñòîé÷èâîå ê áðîñêàì íàïðÿæåíèÿ Toshiba Electronics Europe ïðèñòóïàåò ê ïðîèçâîäñòâó íîâîãî 4-êàíàëüíîãî óñèëèòåëÿ ìîùíîñòè äëÿ àâòîìîáèëüíûõ àóäèî ïðèëîæåíèé, îòëè÷àþùåãî ïîâûøåííîé óñòîé÷èâîñòüþ ê ñêà÷êàì íàïðÿæåíèÿ, òèïè÷íûì äëÿ ýëåêòðîíèêè òðàíñïîðòíûõ ñðåäñòâ. Ïðîâåðåííûå òåõíîëîãèè Toshiba, ëåæàùèå â îñíîâå ìèêðîñõåìû TCB503HQ, îáåñïå÷èëè âûñîêóþ íàäåæíîñòü 4-êàíàëüíîãî óñèëèòåëÿ, ñïîñîáíîãî îòäàâàòü 50 Âò íà

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

ÍÎÂÎÑÒÈ

19

êàíàë â íàãðóçêó 4 Îì. Óñòðîéñòâî ñ ðàñøèðåííûìè ôóíêöèîíàëüíûìè âîçìîæíîñòÿìè ïîääåðæèâàåò ðåæèìû îòêëþ÷åíèÿ çâóêà è îæèäàíèÿ, è òàêèå çàùèòíûå ôóíêöèè, êàê îáíàðóæåíèå ñìåùåíèÿ íóëÿ è êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ, à òàêæå ïîâûøåííîãî íàïðÿæåíèÿ è ïåðåãðåâà. Êðîìå òîãî, TCB503HQ ñîäåðæèò âñòðîåííûé ôèëüòð, óëó÷øàþùèé óñòîé÷èâîñòü ê âûñîêî÷àñòîòíûì øóìàì, êîòîðûå ìîãóò ïðèñóòñòâîâàòü â àâòîìîáèëå. Ýòîò ôèëüòð òàêæå ïðåäîòâðàùàåò ãåíåðàöèþ óñèëèòåëåì àíîìàëüíûõ øóìîâ, âîçíèêàþùèõ èç-çà âûñîêî÷àñòîòíîãî øóìà, ñîçäàâàåìîãî òàêîé áîðòîâîé ýëåêòðîíèêîé, êàê ýëåêòðîäâèãàòåëè, èëè æå òàêèìè óñòðîéñòâàìè, êàê ñìàðòôîíû.

Óñèëèòåëü ñîõðàíÿåò ðàáîòîñïîñîáíîñòü ïðè íàïðÿæåíèè ïèòàíèÿ 6 Â, ÷òî ïîçâîëÿåò èñïîëüçîâàòü åãî â òðàíñïîðòíûõ ñðåäñòâàõ, îáîðóäîâàííûõ ñòàðò-ñòîïíûìè ñèñòåìàìè, ïðèîáðåòàþùèìè ïîïóëÿðíîñòü â ïîñëåäíèå ãîäû. Áëàãîäàðÿ ýòîìó òàêæå ïîäàâëÿþòñÿ ùåë÷êè çâóêà, êîòîðûå ìîãóò ïîÿâëÿòüñÿ ïðè ôëóêòóàöèÿõ íàïðÿæåíèÿ áîðòîâîé ñåòè. Äëÿ óëó÷øåíèÿ êà÷åñòâà çâóêà àóäèîñèñòåìû ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ âûõîäíîé ñèãíàë äåòåêòîðà êëèïïèðîâàíèÿ, óïðàâëÿþùèé ñõåìàìè êîíòðîëÿ ãðîìêîñòè è òåìáðà.  íàñòîÿùåå âðåìÿ ïîòðåáèòåëÿì äîñòóïíû åäèíè÷íûå îáðàçöû íîâîãî óñèëèòåëÿ. Ìàññîâîå ïðîèçâîäñòâî ïëàíèðóåòñÿ ðàçâåðíóòü â ïåðâîì êâàðòàëå 2019 ãîäà.

STMicroelectronics ïðåäëàãàåò íàáîð äëÿ ñîçäàíèÿ ñâåðõêîìïàêòíûõ ñòàíöèé áåñïðîâîäíîé çàðÿäêè óñòðîéñòâ Èíòåðíåòà âåùåé è íîñèìûõ ïðèáîðîâ Ãîòîâûé ê èñïîëüçîâàíèþ îòëàäî÷íûé íàáîð STEVAL-ISB045V1, âûïóùåííûé STMicroelectronics, ïîçâîëèò ïîëüçîâàòåëÿì â êðàò÷àéøèå ñðîêè ðàçðàáîòàòü óëüòðàêîìïàêòíîå áåñïðîâîäíîå çàðÿäíîå óñòðîéñòâî ìîùíîñòüþ äî 2.5 Âò ñ ìèíèàòþðíîé êàòóøêîé äèàìåòðîì 20 ìì, êîòîðîå íàéäåò ïðèìåíåíèå äëÿ çàðÿäêè íåáîëüøèõ óñòðîéñòâ Èíòåðíåòà âåùåé è íîñèìûõ ïðèáîðîâ, òàêèõ êàê óìíûå ÷àñû, ýëåêòðîííûå ñïîðòèâíûå àêñåññóàðû èëè ìåäèöèíñêîå îáîðóäîâàíèå.

Ïîñòðîåííûé íà îñíîâå êîíòðîëëåðà áåñïðîâîäíîé çàðÿäíîé ñòàíöèè STWBC-WA îòëàäî÷íûé íàáîð STEVAL-ISB045V1 ñîäåðæèò ãîòîâóþ ê èñïîëüçîâàíèþ ïëàòó ïåðåäàò÷èêà ñ óæå ïîäêëþ÷åííîé èíäóêöèîííîé êàòóøêîé äèàìåòðîì 20 ìì. Ïðîãðàììíîå îáåñïå÷åíèå äëÿ ÏÊ STSW-STWBCGUI ïîçâî-

20

ëÿåò ëåãêî íà÷àòü ðàáîòó, ÷òîáû ñêîíôèãóðèðîâàòü STWBC-WA è íà÷àòü â ðåàëüíîì âðåìåíè ïîëó÷àòü íåîáõîäèìóþ èíôîðìàöèþ, òàêóþ êàê óðîâåíü ïåðåäàâàåìîé ìîùíîñòè, ðàáî÷àÿ ÷àñòîòà ìîñòà, êà÷åñòâî äåòåêòèðîâàíèÿ è ñòàòóñ ïðîöåññà çàðÿäêè. Íàáîð òàêæå ñîäåðæèò àïïàðàòíûé êëþ÷ äëÿ äîñòóïà ê ãðàôè÷åñêîìó ïîëüçîâàòåëüñêîìó èíòåðôåéñó.  ýêîñèñòåìó ïîääåðæêè âêëþ÷åíû ñåðòèôèöèðîâàííûå îöåíî÷íûå ïëàòû, ïðîãðàììû è ïîäðîáíàÿ òåõíè÷åñêàÿ äîêóìåíòàöèÿ, êîòîðûå ïîçâîëÿò áûñòðî ðàçðàáîòàòü ñàìûå ìèíèàòþðíûå è ýôôåêòèâíûå áåñïðîâîäíûå çàðÿäíûå ñòàíöèè äëÿ íîâûõ áûñòðî ðàñòóùèõ ðûíêîâ èíòåëëåêòóàëüíûõ óñòðîéñòâ è íîñèìîé ýëåêòðîíèêè. Äðàéâåðû, èíòåãðèðîâàííûå â êîíòðîëëåð STWBC-WA, ïîääåðæèâàþò êàê ìîñòîâóþ, òàê è ïîëóìîñòîâóþ ñõåìû ïèòàíèÿ àíòåííû.  ïîëóìîñòîâîì âêëþ÷åíèè ìîæíî èñïîëüçîâàòü êàòóøêó ìåíüøåãî äèàìåòðà è ïåðåäàâàòü ìîùíîñòü äî 1 Âò. STWBC-WA ïîääåðæèâàåò âñå ñòàíäàðòíûå ôóíêöèè áåñïðîâîäíûõ çàðÿäíûõ óñòðîéñòâ, âêëþ÷àÿ îáíàðóæåíèå ïîñòîðîííèõ îáúåêòîâ, àêòèâíûé êîíòðîëü ïðèñóòñòâèÿ äëÿ áåçîïàñíîé ïåðåäà÷è ýíåðãèè è çàìêíóòûé öèôðîâîé êîíòóð óïðàâëåíèÿ, ïîçâîëÿþùèé îïòèìèçèðîâàòü óðîâåíü ïåðåäàâàåìîé ìîùíîñòè äëÿ ðàçíûõ óñëîâèé íàãðóçêè. Êîíòðîëëåð âûïóñêàåòñÿ ñ äâóìÿ

ÍÎÂÎÑÒÈ

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

âàðèàíòàìè ïðîøèâêè, ïðåäîñòàâëÿÿ ïîëüçîâàòåëÿì âîçìîæíîñòü âûáîðà ìåæäó áûñòðûì ñîçäàíèåì ðåøåíèÿ «ïîä êëþ÷» è ñàìîñòîÿòåëüíîé íàñòðîéêîé ïåðèôåðèè ïðèëîæåíèÿ, âêëþ÷àÿ ÀÖÏ, UART è ïîðòû ââîäà-âûâîäà, ñ ïîìîùüþ ïðèêëàäíûõ èíòåðôåéñîâ.

Îòëàäî÷íûé íàáîð STEVAL-ISB045V1 ìîæíî ïðèîáðåñòè çà $42. Ìèêðîñõåìû êîíòðîëëåðîâ ïåðåäàò÷èêîâ âûïóñêàþòñÿ ñåðèéíî â êîðïóñàõ VFQFPN32 è â ïàðòèÿõ èç 1000 ïðèáîðîâ ïðîäàþòñÿ ïî öåíå $2.82 çà øòóêó.

Äâóíàïðàâëåííûé áóôåð êîìïàíèè Diodes îáåñïå÷èâàåò àâòîìàòè÷åñêîå ïîäêëþ÷åíèå è èçîëÿöèþ ïîñëåäîâàòåëüíûõ øèí ïðè ãîðÿ÷åé çàìåíå îáîðóäîâàíèÿ Êîìïàíèÿ Diodes ïðåäñòàâèëà ìèêðîñõå2 ìó áóôåðà I C/SMBus PI6ULS5V9511A. Óñòðîéñòâî ïðåäíàçíà÷åíî äëÿ ãîðÿ÷åé çàìåíû ëèíåéíûõ êàðò â ïîñòîÿííî âêëþ÷åííîì ñåòåâîì îáîðóäîâàíèè è ïîñòàâëÿåòñÿ â êîðïóñàõ íåñêîëüêèõ òèïîâ.

Ñòîå÷íûå ñèñòåìû ïîçâîëÿþò â ñåðâåðàõ Èíòåðíåòà, ñåòåâîì è òåëåêîììóíèêàöèîííîì îáîðóäîâàíèè èñïîëüçîâàòü òàêèå ñòàíäàðòû, êàê PCI/cPCI, VME è AdvancedTCA. Ýòè êðèòè÷åñêèå ñèñòåìû äîëæíû îáåñïå÷èâàòü êîýôôèöèåíò ãîòîâíîñòè íå ìåíåå 99.999%, ÷òî äåëàåò íåïðèåìëåìûì äëèòåëüíîå òåõíè÷åñêîå îáñëóæèâàíèå è íåçàïëàíèðîâàííûå ïðîñòîè. Ãîðÿ÷àÿ çàìåíà èëè äîáàâëåíèå è óäàëåíèå ëèíåéíûõ ïëàò áåç âûêëþ÷åíèÿ ïèòàíèÿ øèðîêî èñïîëüçóþòñÿ äëÿ ïîääåðæàíèÿ íåïðåðûâàåìîé ðàáîòû ýòèõ ñèñòåì, îäíàêî ñîâðåìåííûå ÷óâñòâèòåëüíûå âûñîêîñêîðîñòíûå ïîñëåäîâàòåëüíûå êîììóíèêàöèîííûå øèíû ïðîåêòèðîâàëèñü áåç ó÷åòà âîçìîæíîñòè ãîðÿ÷åé çàìåíû. Èìåííî äëÿ òàêèõ ïðèëîæåíèé Diodes ðàçðàáîòàëà ìèêðîñõåìó PI6ULS5V9511A, îáåñïå÷èâàþùóþ çàùèòó, íåîáõîäèìóþ äëÿ ãîðÿ÷åé çàìåíû êàðò, â êîòîðûõ èñïîëüçóþòñÿ 2 ïîñëåäîâàòåëüíûå øèíû, ïîäîáíûå I C è

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

SMBus. Ìèêðîñõåìà ÿâëÿåòñÿ ýôôåêòèâíûì äâóíàïðàâëåííûì áóôåðîì ìåæäó ñèãíàëàìè êàðòû SDA è SCL è øèíàìè âêëþ÷åííîé ñèñòåìû. Èíòåãðèðîâàííûå ñõåìû óïðàâëåíèÿ îáíàðóæèâàþò àêòèâíîñòü øèíû, ïîçâîëÿÿ PI6ULS5V9511A ïîääåðæèâàòü ýëåêòðè÷åñêóþ èçîëÿöèþ ìåæäó ðàáîòàþùåé ñèñòåìîé è ëèíåéíîé êàðòîé äî òåõ ïîð, ïîêà îíà íå èäåíòèôèöèðóåò êîìàíäó îñòàíîâà èëè íåàêòèâíîå ñîñòîÿíèå ñèñòåìû, è â ýòîò ìîìåíò ìèêðîñõåìà ïåðåêëþ÷àåòñÿ íà ñèãíàëû, íå âûçûâàÿ êîíôëèêòîâ íà øèíå èëè íàðóøåíèé öåëîñòíîñòè äàííûõ. Ýòî èñêëþ÷àåò âîçìîæíîñòü ïîâðåæäåíèÿ øèíû âî âðåìÿ óñòàíîâêè è èçâëå÷åíèÿ êàðòû. Äëÿ óìåíüøåíèÿ âðåìåíè íàðàñòàíèÿ íà âñåõ âûâîäàõ äàííûõ èñïîëüçóþòñÿ ñïåöèàëüíûå àïïàðàòíûå óñêîðèòåëè, à òåõíîëîãèÿ ïðåäâàðèòåëüíîãî çàðÿäà ìèíèìèçèðóåò òîêè, íåîáõîäèìûå äëÿ çàðÿäà ïàðàçèòíûõ åìêîñòåé ëèíèé äàííûõ. Áëàãîäàðÿ áîëüøîé íàãðóçî÷íîé ñïîñîáíîñòè, PI6ULS5V9511A òàêæå ÿâëÿåòñÿ ýôôåêòèâíûì áóôåðîì äëÿ 2 ðàçâåòâëåíèÿ ïîðòîâ I C/SMBus. Ìèêðîñõåìà PI6ULS5V9511A èìååò âûõîä READY (ÃÎÒÎÂ), âûñîêèé óðîâåíü êîòîðîãî èíôîðìèðóåò ñèñòåìó îá óñòàíîâëåíèè ñîåäèíåíèÿ, à òàêæå âõîä ENABLE (ÐÀÇÐÅØÅÍÈÅ) ñ àêòèâíûì âûñîêèì óðîâíåì, êîòîðûé ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ äëÿ èçîëÿöèè äâóõ ñòîðîí äâóíàïðàâëåííîãî áóôåðà. Ïðèáîð âûäåðæèâàåò ðàçðÿäû ìîäåëè ÷åëîâå÷åñêîãî òåëà áîëåå 4000 Â, ÷òî ïðåâûøàåò çíà÷åíèå, ðåãëàìåíòèðîâàííîå ñòàíäàðòîì JESD22-A114.

PI6ULS5V9511A âûïóñêàåòñÿ â êîðïóñàõ òðåõ òèïîâ, îòâå÷àþùèõ ðàçëè÷íûì òðåáîâàíèÿì ðàçðàáîò÷èêîâ, ñîçäàþùèõ óñòðîéñòâà ñî ñòðîãèìè îãðàíè÷åíèÿìè ïî îáúåìó. Ýòî êîðïóñà SO-8(W), MSOP-8(U) è ñàìûé ìèíèàòþðíûé – UDFN-8(ZW).

ÍÎÂÎÑÒÈ

21

Littelfuse àíîíñèðóåò 1700-âîëüòîâûé SiC MOSFET ñ ñîïðîòèâëåíèåì êàíàëà 1 Îì Ïîçâîëÿåò ñîçäàâàòü âûñîêî÷àñòîòíûå âûñîêîýôôåêòèâíûå ñèñòåìû óïðàâëåíèÿ ïèòàíèåì òàêèõ ïðèëîæåíèé, êàê ýëåêòðè÷åñêèå è ãèáðèäíûå òðàíñïîðòíûå ñðåäñòâà, äàòàöåíòðû è âñïîìîãàòåëüíûå èñòî÷íèêè ïèòàíèÿ Ðàñøèðÿÿ ñâîé ïîðòôåëü SiC MOSFET, êîìïàíèÿ Littelfuse ïðåäñòàâèëà íîâûé 1700âîëüòîâûé ïðèáîð LSIC1MO170E1000.

LSIC1MO170E1000 ñòàë âàæíûì äîïîëíåíèåì ê 1200-âîëüòîâûì SiC MOSFET è äèîäàì Øîòòêè, óæå âûïóñêàåìûì Littelfuse. Êîíå÷íûå ïîëüçîâàòåëè ïîëó÷àò îùóòèìóþ âûãîäó îò áîëåå êîìïàêòíûõ è ýíåðãîýôôåêòèâíûõ ñèñòåì è, êðîìå òîãî, îò òåîðåòè÷åñêè áîëåå íèçêèõ ýêñïëóàòàöèîííûõ èçäåðæåê.

Âûñîêèé ÊÏÄ, îáåñïå÷èâàåìûé òåõíîëîãèåé SiC MOSFET, äàñò ìíîæåñòâî ïðåèìóùåñòâ ýëåêòðè÷åñêèì è ãèáðèäíûì òðàíñïîðòíûì ñðåäñòâàì, äàòàöåíòðàì è âñïîìîãàòåëüíûì èñòî÷íèêàì ïèòàíèÿ. Ïî ñðàâíåíèþ ñ äðóãèìè Si IGBT, èìåþùèìè àíàëîãè÷íûå ïàðàìåòðû, LSIC1MO170E1000 ïðåäîñòàâëÿåò öåëûé ðÿä âîçìîæíîñòåé îïòèìèçàöèè ñèñòåìíîãî óðîâíÿ, âêëþ÷àÿ áîëåå âûñîêèé ÊÏÄ, óâåëè÷åííóþ ïëîòíîñòü ìîùíîñòè, ñíèæåííûå òðåáîâàíèÿ ê îõëàæäåíèþ è, ïîòåíöèàëüíî, ñîêðàùåíèå ñèñòåìíûõ çàòðàò.

Ïðè ñðàâíåíèè ñ äðóãèìè SiC MOSFETóñòðîéñòâàìè âåäóùèõ ïðîèçâîäèòåëåé îòðàñëè íîâûå òðàíçèñòîðû Littelfuse ëèáî íå óñòóïàþò èì ïî ëþáîìó èç îñíîâíûõ ïàðàìåòðîâ, ëèáî ïðåâîñõîäÿò èõ.  ÷èñëî òèïè÷íûõ îáëàñòåé ïðèìåíåíèÿ LSIC1MO170E1000 âõîäÿò: ! Ñîëíå÷íûå èíâåðòîðû ! Èìïóëüñíûå è áåñïåðåáîéíûå èñòî÷íèêè ïèòàíèÿ; ! Äðàéâåðû ýëåêòðîìîòîðîâ; ! Âûñîêîâîëüòíûå DC/DC ïðåîáðàçîâàòåëè; ! Óñòðîéñòâà èíäóêöèîííîãî íàãðåâà. Íîâûå 1700-âîëüòîâûå SiC MOSFET ñ ñîïðîòèâëåíèåì êàíàëà 1 Îì õàðàêòåðèçóþòñÿ ñëåäóþùèìè îñíîâíûìè îñîáåííîñòÿìè: ! Ïàðàìåòðû, îïòèìèçèðîâàííûå äëÿ âûñîêî÷àñòîòíûõ âûñîêîýôôåêòèâíûõ ïðèëîæåíèé; ! ×ðåçâû÷àéíî íèçêèå çíà÷åíèÿ çàðÿäà çàòâîðà è âûõîäíîé åìêîñòè; ! Íèçêîå ñîïðîòèâëåíèå çàòâîðà.

Äîñòóïíîñòü SiC MOSFET LSIC1MO170E1000 â êîðïóñàõ TO-247-3L îòãðóæàþòñÿ â êîëè÷åñòâàõ, êðàòíûõ 450, óïàêîâàííûìè â ïëàñòèêîâûå ïåíàëû. Çàêàçàòü îáðàçöû òðàíçèñòîðîâ ìîæíî ó ëþáîãî àâòîðèçîâàííîãî äèñòðèáüþòîðà Littelfuse.

Qi-ñîâìåñòèìàÿ ìèêðîñõåìà STMicroelectronics îáåñïå÷èâàåò óñêîðåííóþ áåñïðîâîäíóþ ïåðåäà÷ó ìîùíîñòè äî 15 Âò Âûïóùåííûé STMicroelectronics (ST) 15âàòòíûé ïåðåäàò÷èê STWBC-MC äëÿ óñòðîéñòâ áåñïðîâîäíîé çàðÿäêè ìîæåò óïðàâëÿòü íåñêîëüêèìè çàðÿäíûìè êàòóøêàìè, äåëàÿ ïðîöåññ çàðÿäêè ìåíåå çàâèñèìûì îò òî÷íîñòè ðàñïîëîæåíèÿ çàðÿæàåìîãî óñòðîéñòâà. Óñòðîéñòâî, õàðàêòåðèñòèêè êîòîðîãî ñîîòâåòñòâóþò íîâåéøåé ñïåöèôèêàöèè 1.2.4 ñòàíäàðòà Qi, ÿâëÿåòñÿ ïåðâûì ïåðåäàò-

22

÷èêîì, ðàçðàáîòàííûì ñïåöèàëüíî äëÿ ïîääåðæêè òîïîëîãèè Qi MP-A15 EPP (Extended Power Profile – ðàñøèðåííûé ïðîôèëü ìîùíîñòè). Ïîìèìî îáíàðóæåíèÿ ïðèãîäíîãî ïðèåìíèêà è âûáîðà íàèáîëåå ýôôåêòèâíîé êàòóøêè äëÿ ïåðåäà÷è ýíåðãèè, ìèêðîñõåìà ïîñðåäñòâîì äâóíàïðàâëåííîé ñâÿçè ñ ïðèåìíèêîì îáåñïå÷èâàåò ðàñøèðåííîå îáíàðóæåíèå ïîñòîðîííèõ îáúåêòîâ. STWBC-MC

ÍÎÂÎÑÒÈ

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

ïîääåðæèâàåò òàêæå çàïàòåíòîâàííóþ STMicroelectronics òåõíîëîãèþ áûñòðîé çàðÿäêè – ðàñøèðåíèå ñòàíäàðòà, ïðèíÿòîå âåäóùèìè èçãîòîâèòåëÿìè ñìàðòôîíîâ. Äëÿ ãàðàíòèðîâàííî áûñòðîé è ñòàáèëüíîé çàðÿäêè âñåõ òèïîâ óñòðîéñòâ STWBCMC êîíòðîëèðóåò òîêè è íàïðÿæåíèÿ êàòóøåê. Áëàãîäàðÿ èíòåãðàöèè DC/DC êîíòðîëëåðà, ìèêðîñõåìà ïåðåäàåò â êàòóøêó òðåáóåìóþ ìîùíîñòü íà ñòðîãî ôèêñèðîâàííîé ÷àñòîòå, ìèíèìèçèðóÿ âîçäåéñòâèå íà äðóãèå âíóòðåííèå ñèñòåìû ñìàðòôîíîâ è ïëàíøåòîâ. Ó÷èòûâàÿ íàìåðåíèå ÅÑ ðàñøèðèòü ñôåðó äåéñòâèÿ Äèðåêòèâû î ðàäèîîáîðóäîâàíèè (RED) íà ïåðåäàò÷èêè áåñïðîâîäíîé çàðÿäêè è îãðàíè÷èòü èçëó÷åíèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ íà ÷àñòîòàõ âûøå 145 êÃö äî –5 äÁì, íèçêèé óðîâåíü ïîìåõ, èçëó÷àåìûõ STWBC-MC, îáëåã÷àåò åå ñîáëþäåíèå. Çàïàòåíòîâàííàÿ ST òåõíîëîãèÿ òðåõêàíàëüíîé ìîäóëÿöèè äëÿ îáìåíà ìåæäó ïåðåäàò÷èêîì è ïðèåìíèêîì ïîâûøàåò óñòîé÷èâîñòü ê ïîìåõàì è ñíèæàåò òîê ïîêîÿ ìèêðîñ-

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

õåìû, ìèíèìèçèðóÿ ïîòåðè ýíåðãèè â òå ïåðèîäû, êîãäà çàðÿäêà íå âûïîëíÿåòñÿ. Áûñòðî ïðèñòóïèòü ê ñîçäàíèþ ïðîåêòà ðàçðàáîò÷èêàì ïîìîãóò îöåíî÷íûé íàáîð STEVAL-ISB047V1 äëÿ ìèêðîñõåìû STWBCMC è ãðàôè÷åñêèé èíòåðôåéñ ïîëüçîâàòåëÿ STSW-STWBCGUI, ïîääåðæèâàþùèé ìèêðîñõåìû ïåðåäàò÷èêîâ STWBC êîìïàíèè ST. Ãðàôè÷åñêèé èíòåðôåéñ ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ äëÿ çàãðóçêè ñïåöèàëèçèðîâàííûõ ïðîøèâîê â STWBC-MC, à òàêæå äëÿ êîíòðîëÿ è òîíêîé íàñòðîéêè ïàðàìåòðîâ.

Îöåíî÷íûé íàáîð ïåðåäàò÷èêà òðåõêàòóøå÷íîãî 15-âàòòíîãî áåñïðîâîäíîãî çàðÿäíîãî óñòðîéñòâà ñòàíäàðòà Qi íà îñíîâå ìèêðîñõåìû STWBC-MC.

Ìèêðîñõåìû STWBC-MC îñâîåíû â ìàññîâîì ïðîèçâîäñòâå è â ïàðòèÿõ èç 1000 ïðèáîðîâ ïðîäàþòñÿ ïî öåíàì, íà÷èíàþùèìñÿ îò $3.375 çà øòóêó. Îöåíî÷íûé íàáîð STEVAL-ISB047V1 ìîæíî êóïèòü íà ñàéòå STMicroelectronics çà $170.

ÍÎÂÎÑÒÈ

23

Çà÷åì íóæåí òðàíñôîðìàòîð â èìïóëüñíîì ïðåîáðàçîâàòåëå ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè? ×àñòü 1 Àëåêñàíäð Ðóñó, Îäåññà, Óêðàèíà

Ñ

Ñõåì èìïóëüñíûõ ïðåîáðàçîâàòåëåé ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè î÷åíü ìíîãî. Ïîíèæàþùàÿ, ïîâûøàþùàÿ, èíâåðòèðóþùàÿ, ïðÿìîõîäîâàÿ, îáðàòíîõîäîâàÿ, ñ âûâîäîì ñðåäíåé òî÷êè òðàíñôîðìàòîðà (Push-Pull), ïîëóìîñòîâàÿ, ìîñòîâàÿ è äàæå «êîñîìîñòîâàÿ» (äâóõòðàíçèñòîðíàÿ) – â íèõ ìîæíî ëåãêî ïîòåðÿòüñÿ è «óòîíóòü» äàæå îïûòíîìó ñïåöèàëèñòó, íå ãîâîðÿ óæå î íîâè÷êàõ. Ïðè ýòîì âñå îíè ðåøàþò îäíó è òó æå çàäà÷ó – ïðåîáðàçîâàíèå íàïðÿæåíèÿ îäíîé âåëè÷èíû â îäíî èëè íåñêîëüêî íàïðÿæåíèé äðóãîãî óðîâíÿ. Êðîìå ýòîãî, èíîãäà îíè åùå îáåñïå÷èâàþò è ãàëüâàíè÷åñêóþ ðàçâÿçêó – ýëåêòðè÷åñêóþ èçîëÿöèþ âõîäíûõ öåïåé îò âûõîäíûõ. Íî çà÷åì òàê ìíîãî ñõåì? Íåóæåëè íåëüçÿ ïðèäóìàòü îäíî óíèâåðñàëüíîå ðåøåíèå, êîòîðîå ìîæíî áûëî áû èñïîëüçîâàòü â ëþáûõ ñèòóàöèÿõ? Ê ñîæàëåíèþ, íåëüçÿ. Õîòÿ áû ïîòîìó, ÷òî êðîìå êîýôôèöèåíòà ïåðåäà÷è ïî íàïðÿæåíèþ è ñóùåñòâîâàíèÿ ãàëüâàíè÷åñêîé ðàçâÿçêè, èìïóëüñíûé ïðåîáðàçîâàòåëü èìååò åùå íåñêîëüêî ïàðàìåòðîâ, îñíîâíûìè èç

24

êîòîðûõ ÿâëÿþòñÿ ãàáàðèòû, ìàññà, ÊÏÄ è ñòîèìîñòü. È òóò óæå íà ïåðâûé ïëàí âûõîäèò êîíêðåòíàÿ çàäà÷à, êîòîðàÿ ñòîèò ïåðåä ðàçðàáîò÷èêîì.  îäíèõ ñëó÷àÿõ ïðåîáðàçîâàòåëü äîëæåí áûòü êîìïàêòíûì è ëåãêèì, â äðóãèõ – äåøåâûì, à â òðåòüèõ – èìåòü ìàêñèìàëüíûé ÊÏÄ. Îáëàñòè ïðèìåíåíèÿ è ïðèíöèïû ðàáîòû âñåõ áåç èñêëþ÷åíèÿ ïîïóëÿðíûõ ñõåì ïðåîáðàçîâàòåëåé î÷åíü õîðîøî îïèñàíû â òåõíè÷åñêîé ëèòåðàòóðå. Íî âîò ïî÷åìó ýòè ñõåìû èìåþò èìåííî òàêîé âèä? Åñòü ëè äëÿ ðàçðàáîò÷èêà «âîçìîæíîñòè ìàíåâðà» – íåñòàíäàðòíîé ìîäèôèêàöèè ñõåìû äëÿ åùå ëó÷øåãî ðåøåíèÿ ïîñòàâëåííîé çàäà÷è? Äëÿ îòâåòîâ íà ýòè âîïðîñû íåîáõîäèìî äîñêîíàëüíî ðàçáèðàòüñÿ â ñëîæíîé âçàèìîñâÿçè òåõíè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê è ýíåðãåòè÷åñêèõ ïðîöåññîâ, ïðîèñõîäÿùèõ ïðè èìïóëüñíîì ïðåîáðàçîâàíèè ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè, à ýòî, ê ñîæàëåíèþ, íå òàê ïðîñòî. Ðàññìîòðèì, íàïðèìåð, êîìïüþòåðíûé áëîê ïèòàíèÿ ÀÒÕ (Ðèñóíîê 1).  íåì ïåðåìåííîå íàïðÿæåíèå ñåòè ïðåîáðàçóåòñÿ âõîä-

ÑÒÀÒÜÈ

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

DC-DC ïðåîáðàçîâàòåëü äåæóðíîãî ðåæèìà (îáðàòíîõîäîâîé) 220 Â, ÀÑ

Âõîäíîé âûïðÿìèòåëü

310 Â, DC

+5 Â, 1 À, DÑ 12 Â

Ïèòàíèå ñõåìû óïðàâëåíèÿ

DC-DC ïðåîáðàçîâàòåëü îñíîâíîé (ïîëóìîñò, êîñîé ìîñò, …)

+5 Â, >10 À, DÑ +12 Â, >5 À, DÑ Äðóãèå íàïðÿæåíèÿ

Ðèñóíîê 1. Î÷åíü óïðîùåííàÿ ñòðóêòóðíà ñõåìà áëîêà ïèòàíèÿ ATX.

íûì âûïðÿìèòåëåì â ïîñòîÿííîå âåëè÷èíîé îêîëî 300 Â. Ïîòîì èç íåãî äâóìÿ èìïóëüñíûìè DC-DC ïðåîáðàçîâàòåëÿìè ôîðìèðóþòñÿ ïîñòîÿííûå íàïðÿæåíèÿ íåîáõîäèìûõ óðîâíåé, îñíîâíûìè èç êîòîðûõ ÿâëÿþòñÿ +5  è +12 Â. (Ïðåäâèäÿ âîçìîæíóþ êðèòèêó, ñðàçó îáðàùàþ âíèìàíèå ÷èòàòåëåé, ÷òî ýòà ñòàòüÿ íå î êîìïüþòåðíûõ áëîêàõ ïèòàíèÿ, ïîýòîìó ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà î÷åíü óïðîùåíà). Ïî÷åìó èñïîëüçóþòñÿ äâà ïðåîáðàçîâàòåëÿ – ïîíÿòíî èíòóèòèâíî: ïðåîáðàçîâàòåëü äåæóðíîãî ðåæèìà ïèòàåò ñõåìû êîìïüþòåðà, êîòîðûå äîëæíû ðàáîòàòü êðóãëîñóòî÷íî, íàïðèìåð, ñåòåâóþ ïëàòó ñ âîçìîæíîñòüþ äèñòàíöèîííîãî óïðàâëåíèÿ, à îñíîâíîé ïðåîáðàçîâàòåëü – òîëüêî òîãäà, êîãäà ýòî íåîáõîäèìî. Íî ïî÷åìó ïðåîáðàçîâàòåëü äåæóðíîãî ðåæèìà ïîñòðîåí ïî ïðîñòîé îáðàòíîõîäîâîé ñõåìå, à îñíîâíîé – ïî áîëåå ñëîæíîé, íàïðèìåð, ïîëóìîñòîâîé? Îáå ñõåìû ïðåîáðàçóþò âõîäíîå ïîñòîÿííîå íàïðÿæåíèå 300  â 5  è 12  (è äðóãèå íåîáõîäèìûå íàïðÿæåíèÿ) è òåîðåòè÷åñêè ìîãóò îáåñïå÷èòü ëþáîå êîëè÷åñòâî ýëåêòðè÷åñêè èçîëèðîâàííûõ âûõîäíûõ êàíàëîâ ñ ëþáûìè óðîâíÿìè íàïðÿæåíèé. Íî ïîëóìîñòîâàÿ ñõåìà íàìíîãî ñëîæíåå îáðàòíîõîäîâîé. Îíà ñîäåðæèò áîëüøå èíäóêòèâíûõ è ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ýëåìåíòîâ, èìååò áîëåå ñëîæíóþ ñõåìó óïðàâëåíèÿ è òåîðåòè÷åñêè äîëæíà áûòü áîëåå äîðîãîé è ìåíåå íàäåæíîé. Ïî÷åìó æå òîãäà îñíîâíîé ïðåîáðàçîâàòåëü â êîìïüþòåðíîì áëîêå ïèòàíèÿ ñäåëàí ïî ïîëóìîñòîâîé, à íå ïî îáðàòíîõîäîâîé ñõåìå? Îòâåò íà ýòîò âîïðîñ è áóäåò ïîëó÷åí â ýòîé ñòàòüå, êîòîðàÿ ÿâëÿåòñÿ ïåðâîé ÷àñòüþ ñâîåîáðàçíîãî èòîãà öèêëà, óæå îïóáëèêîâàííûõ â æóðíàëå ÐàäèîËîöìàí ìàòåðèàëîâ

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

[1 – 6]. Ïðè íåîáõîäèìîñòè ÷èòàòåëü â ëþáîé ìîìåíò ìîæåò ñ íèìè îçíàêîìèòüñÿ, à äëÿ æåëàþùèõ áîëåå îñíîâàòåëüíî ðàçîáðàòüñÿ â ñóòè âîïðîñà ïðåäëàãàþòñÿ áîëåå «òÿæåëûå» ñòàòüè, îïóáëèêîâàííûå â ðåöåíçèðóåìûõ íàó÷íûõ æóðíàëàõ [7, 8].

×åì îòëè÷àåòñÿ äðîññåëü îò òðàíñôîðìàòîðà? ß óâåðåí, ñïåöèàëèñòàì óæå èçâåñòíî, ÷òî ñõåìà ñèëîâîé ÷àñòè ïðåîáðàçîâàòåëÿ âûáèðàåòñÿ íà îñíîâå åãî ìîùíîñòè.  ïðèâåäåííîì ïðèìåðå (Ðèñóíîê 1) ìîùíîñòü îáðàòíîõîäîâîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ äåæóðíîãî ðåæèìà ðàâíà ïðèáëèçèòåëüíî 5 Âò, à âîò ìîùíîñòü îñíîâíîãî íà÷èíàåòñÿ îò 200 Âò è ìîæåò ïðåâûøàòü 1 êÂò äëÿ «ñåðüåçíûõ» ñèñòåìíûõ áëîêîâ. Íî âåäü îáðàòíîõîäîâàÿ ñõåìà íå èìååò òåîðåòè÷åñêîãî îãðàíè÷åíèÿ íà óðîâåíü ìàêñèìàëüíîé ìîùíîñòè. Ïî÷åìó æå òîãäà î÷åíü ñëîæíî íàéòè îáðàòíîõîäîâîé ïðåîáðàçîâàòåëü ìîùíîñòüþ áîëåå 200 Âò? Äàâàéòå ðàçáèðàòüñÿ. Äëÿ òîãî ÷òîáû èçìåíèòü ïàðàìåòðû ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè, íàïðèìåð, âåëè÷èíó íàïðÿæåíèÿ, íåîáõîäèìî ïðåîáðàçîâàòü ýòó ýíåðãèþ â êàêîé-íèáóäü äðóãîé âèä, à çàòåì ñíîâà ïðåâðàòèòü â ýëåêòðè÷åñòâî. Ñ íàèìåíüøèìè ïîòåðÿìè ýòî ìîæíî ðåàëèçîâàòü, ïåðåäàâ ýëåêòðè÷åñêóþ ýíåðãèþ ÷åðåç ìàãíèòíîå ïîëå, è íà ñåãîäíÿøíèé äåíü ñóùåñòâóåò âñåãî äâà ïðèáîðà, êîòîðûå ïîçâîëÿþò ýòî ñäåëàòü íàèáîëåå ïðîñòî è ýôôåêòèâíî: äðîññåëü è òðàíñôîðìàòîð. Ýòè ïðèáîðû ïðàêòè÷åñêè èäåíòè÷íû ïî ñâîåé êîíñòðóêöèè è îòëè÷àþòñÿ òîëüêî ðåæèìàìè ðàáîòû. Òðàíñôîðìàòîð ïðîïóñêàåò ýíåðãèþ «ñêâîçü

ÑÒÀÒÜÈ

25

ñåáÿ», íå íàêàïëèâàÿ åå â ìàãíèòíîì ïîëå, à äðîññåëü ðàáîòàåò ïî ïðèíöèïó «âçÿëñîõðàíèë-îòäàë» [1]. Ïîýòîìó ó òðàíñôîðìàòîðà òîêè îáìîòîê, ñâÿçàííûå ñ ïåðâè÷íûìè è âòîðè÷íûìè öåïÿìè, ïðîòåêàþò îäíîâðåìåííî, à ó äðîññåëÿ – â ðàçíûå èíòåðâàëû âðåìåíè. Ýòî ïðèâîäèò ê òîìó, ÷òî òðàíñôîðìàòîð ïðåîáðàçóåò ýíåðãèþ íåïðåðûâíî, à äðîññåëü – ïîðöèÿìè. Ïîñêîëüêó ýíåðãèÿ, ïðåîáðàçóåìàÿ äðîññåëåì, äîëæíà íàêàïëèâàòüñÿ â ìàãíèòîïðîâîäå, åãî îáúåì V äîëæåí óäîâëåòâîðÿòü óñëîâèþ [1]

V » SCL ÑÐ ³

2m 0m ÝÊÂ P, 2 f BMAX

(1)

ãäå SÑ è LÑÐ – ñîîòâåòñòâåííî, ïëîùàäü ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ è ñðåäíÿÿ äëèíà ìàãíèòíîé ëèíèè ìàãíèòîïðîâîäà;

ãäå êÑ, êÎ – ñîîòâåòñòâåííî, êîýôôèöèåíòû çàïîëíåíèÿ ìàãíèòîïðîâîäà è îêíà àêòèâíûì ìàòåðèàëîì; J – ïëîòíîñòü òîêà â îáìîòêàõ; D – ðàçìàõ ìàãíèòíîé èíäóêöèè; ê1_MAX, ê2_MAX – ñîîòâåòñòâåííî, îòíîñèòåëüíûå ìàêñèìàëüíûå äëèòåëüíîñòè ïåðâîãî è âòîðîãî ýòàïîâ ïðåîáðàçîâàíèÿ [6]. Ïîëó÷èì àíàëîãè÷íóþ ôîðìóëó äëÿ òðàíñôîðìàòîðîâ. Äëÿ óïðîùåíèÿ ïðåäñòàâèì, ÷òî òðàíñôîðìàòîð ðàáîòàåò ñ íàïðÿæåíèÿìè ïðÿìîóãîëüíîé ôîðìû (Ðèñóíîê 2).  îêíå òðàíñôîðìàòîðà äîëæíû ðàçìåñòèòüñÿ êàê ìèíèìóì äâå îáìîòêè ñ êîëè÷åñòâîì âèòêîâ, ñîîòâåòñòâåííî, N1 è N2. Íåîáõîäèìóþ ïëîùàäü ñå÷åíèÿ îêíà ìîæíî îïðåäåëèòü ïî ôîðìóëå

SÎ »

–6

µ0 » 1.257×10 Ãí/ì – ìàãíèòíàÿ ïðîíèöàåìîñòü âàêóóìà; µÝÊ – ýêâèâàëåíòíàÿ ìàãíèòíàÿ ïðîíèöàåìîñòü ìàãíèòîïðîâîäà, ó÷èòûâàþùàÿ âñå îñîáåííîñòè åãî êîíñòðóêöèè, â òîì ÷èñëå è íàëè÷èå íåìàãíèòíûõ çàçîðîâ; BMAX – ìàêñèìàëüíàÿ èíäóêöèÿ â ìàãíèòîïðîâîäå; Ð – ïðåîáðàçóåìàÿ ìîùíîñòü (÷åì îíà îòëè÷àåòñÿ îò ìîùíîñòè ïðåîáðàçîâàòåëÿ îïèñàíî â [1]); f – ÷àñòîòà ïðåîáðàçîâàíèÿ. Îäíàêî êðîìå ìàãíèòîïðîâîäà äðîññåëü è òðàíñôîðìàòîð ñîäåðæàò åùå è îáìîòêè, êîòîðûå íåîáõîäèìî ðàçìåñòèòü â îêíå ïëîùàäüþ SÎ.  [6] áûëî ïîêàçàíî, ÷òî ïëîùàäü, çàíèìàåìàÿ îáìîòêîé â îêíå, ïðÿìî ïðîïîðöèîíàëüíî êîëè÷åñòâó âèòêîâ, êîòîðîå, â ñâîþ î÷åðåäü, çàâèñèò îò ïëîùàäè ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ ìàãíèòîïðîâîäà SÑ. Ïëîùàäè îêíà è ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ íàñòîëüêî âçàèìîñâÿçàíû, ÷òî è äëÿ èíäóêòèâíûõ ýëåìåíòîâ ñóùåñòâóþò ñïåöèàëüíûå ôîðìóëû, ïîçâîëÿþùèå ïðèáëèçèòåëüíî îöåíèòü íåîáõîäèìî çíà÷åíèå ïðîèçâåäåíèÿ SÑSÎ â çàâèñèìîñòè îò êîíêðåòíîé çàäà÷è. Äëÿ äðîññåëÿ òàêàÿ ôîðìóëà áûëà ïîëó÷åíà â [6]:

S ÑS Î ³

26

æ ê 1_MAX ê 2P ç + 2_MAX ç ê Ñê Î JDBf è 3 3

ö ÷, ÷ ø

(2)

N1 I1 N2 I2 + , J1 J2

(3)

ãäå I1, I2, J1, J2 – ñîîòâåòñòâåííî, äåéñòâóþùèå çíà÷åíèÿ è ïëîòíîñòè òîêîâ ïåðâè÷íîé è âòîðè÷íîé îáìîòîê. Ïîñêîëüêó ó òðàíñôîðìàòîðà òîêè ïåðâè÷íîé è âòîðè÷íîé îáìîòîê ïðîòåêàþò îäíîâðåìåííî, òî, ñîãëàñíî çàêîíó ïîëíîãî òîêà, èõ íàìàãíè÷èâàþùèå ñèëû äîëæíû êîìïåíñèðîâàòü äðóã äðóãà (áîëåå ïîäðîáíî îá ýòîì ðàññêàçàíî â [4]). Ñ÷èòàÿ, ÷òî òîê íàìàãíè÷èâàíèÿ ïðåíåáðåæèìî ìàë ïî ñðàâíåíèþ ñ òîêàìè, ñîçäàâàåìûìè íàãðóçêàìè, ìîæíî çàïèñàòü N1I1 = N2I2. Ïîýòîìó ïðè îäèíàêîâûõ ïëîòíîñòÿõ òîêà â îáìîòêàõ (J1 = J2 = J) ôîðìóëà (3) ïðèìåð âèä

SÎ » 2

N1 I1 .

J

(4)

Èç ôîðìóëû (4) âèäíî, ÷òî, òàêæå êàê è äëÿ äðîññåëåé, äëÿ òðàíñôîðìàòîðîâ ïëîùàäü, çàíèìàåìàÿ îáìîòêîé â îêíå çàâèñèò îò êîëè÷åñòâà âèòêîâ, çàâèñÿùåãî, â ñâîþ î÷åðåäü, îò ïëîùàäè ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ ìàãíèòîïðîâîäà SÑ [6]:

N1 =

U1 Dt , SÑ DB

(5)

ãäå U1 – ñðåäíåå çíà÷åíèå íàïðÿæåíèÿ u1(t), ïðèëîæåííîãî ê ïåðâè÷íîé îáìîòêå â òå÷åíèå

ÑÒÀÒÜÈ

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

b(t)

t

DB

i1(t)

i2(t)

u1(t), u2(t)

u1(t)

u2(t) = u1(t)

N2 N1 t

u1(t)

N1

N2

u2(t)

u2(t)

i2(t)

i1(t), i2(t)

i2(t) = i1(t)

N1 N2 t

i1(t) Dt T = 1/f

Ðèñóíîê 2. Ðåæèì ðàáîòû òðàíñôîðìàòîðà.

âðåìåíè Dt è ïðèâîäÿùåå ê èçìåíåíèþ ìàãíèòíîé èíäóêöèè íà âåëè÷èíó DB (Ðèñóíîê 2). Ïîäñòàâèâ (5) â (4) ïîëó÷èì ôîðìóëó, ñ ïîìîùüþ êîòîðîé ìîæíî îïðåäåëèòü ìèíèìàëüíî íåîáõîäèìîå çíà÷åíèå ïðîèçâåäåíèÿ SÑSÎ äëÿ òðàíñôîðìàòîðà:

S ÑS Î ³

2U1 I1Dt .

DBJ

(6)

Ïðè ïðÿìîóãîëüíîé ôîðìå íàïðÿæåíèé è òîêîâ (Ðèñóíîê 2) è îòñóòñòâèè ïîòåðü ïðîèçâåäåíèå U1I1 ìîæíî ñ÷èòàòü ïðèáëèçèòåëüíî ðàâíûì ïðåîáðàçóåìîé òðàíñôîðìàòîðîì ìîùíîñòè (P » U1I1). Êðîìå òîãî, âðåìÿ Dt, çà êîòîðîå ìàãíèòíàÿ èíäóêöèÿ óñïåâàåò èçìåíèòüñÿ íà âåëè÷èíó DB, ðàâíî ïîëîâèíå ïåðèîäà âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ (Dt = 0.5T = 0.5/f, ãäå f – ÷àñòîòà ðàáîòû òðàíñôîðìàòîðà). Òàêèì îáðàçîì, äëÿ òðàíñôîðìàòîðà, ñ ó÷åòîì íåïîëíîãî çàïîëíåíèÿ ìàãíèòîïðîâîäà è îêíà, ñîîòâåòñòâåííî, ìàãíèòíûì è ïðîâîäÿùèì ìàòåðèàëàìè, ìèíèìàëüíîå çíà÷åíèå ïðîèçâåäåíèÿ SÑSÎ äîëæíî óäîâëåòâîðÿòü óñëîâèþ:

S ÑS Î ³

P . ê Ñê Î JDBf

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

Ñðàâíèâàÿ ôîðìóëû (2) è (7) âèäèì, ÷òî ïðè îäíèõ è òåõ æå óñëîâèÿõ (ðàâåíñòâå êîýôôèöèåíòîâ çàïîëíåíèÿ ñåðäå÷íèêà êÑ è îêíà êÎ, ïëîòíîñòè òîêà J, ðàçìàõå ìàãíèòíîé èíäóêöèè DB, ðàáî÷åé ÷àñòîòå f è ïðåîáðàçóåìîé ìîùíîñòè P) äëÿ äðîññåëÿ òðåáóåòñÿ ìàãíèòîïðîâîä â äâà ðàçà áîëüøèé, ÷åì äëÿ òðàíñôîðìàòîðà. (Ñêîáêè â ôîðìóëå (2), ó÷èòûâàþùèå ôîðìó òîêîâ îáìîòîê ïðè ðàáîòå ïðåîáðàçîâàòåëÿ â ãðàíè÷íîì ðåæèìå, â ëó÷øåì ñëó÷àå äàäóò óìåíüøåíèå SÑSÎ âñåãî íà 5…10%). ÐË

Ñïèñîê èñòî÷íèêîâ

(7)

ÑÒÀÒÜÈ

1. Ðóñó À.Ï. «Îòêóäà ïîÿâèëèñü áàçîâûå ñõåìû ïðåîáðàçîâàòåëåé» 2. Ðóñó À.Ï. «Ïî÷åìó èìïóëüñíûå ïðåîáðàçîâàòåëè "íå ëþáÿò" "ëåãêóþ" íàãðóçêó» 3. Ðóñó À.Ï. «Ïî÷åìó îáìîòêè äðîññåëÿ îáðàòíîõîäîâîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ ìîãóò èìåòü ðàçíîå ÷èñëî âèòêîâ» 4. Ðóñó À.Ï. «Ìîæåò ëè òîê â îáìîòêå äðîññåëÿ èçìåíèòüñÿ ìãíîâåííî?»

5. Ðóñó À.Ï.  êàêîì ðåæèìå äîëæåí ðàáîòàòü ìàãíèòîïðîâîä äðîññåëÿ èìïóëüñíîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ? // Ðàäèîëîöìàí – 2018. – ¹5. – Ñ.26 – 30 (×àñòü 1). – ¹6. – Ñ.26 – 30 (×àñòü 2).

6. Ðóñó À.Ï. Êàê îïðåäåëèòü ðàçìåðû ìàãíèòîïðîâîäà äðîññåëÿ èìïóëüñíîãî ïðåîáðàçîâàòå-

27

ëÿ // Ðàäèîëîöìàí – 2018. – ¹7. – Ñ.30 – 33 (×àñòü 1). – ¹8. – Ñ.24 – 27 (×àñòü 2).

7. Êàäàöêèé À.Ô., Ðóñó À.Ï. Àíàëèç ïðèíöèïîâ ïîñòðîåíèÿ è ðåæèìîâ ðàáîòû èìïóëüñíûõ ïðåîáðàçîâàòåëåé ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè // Ïðàêòè÷åñêàÿ ñèëîâàÿ ýëåêòðîíèêà. – 2016. – ¹2(62). – Ñ.10 – 24.

8. Kadatskyy À.F., Rusu A.P. Determination of the necessary inductor core dimensions for switching electrical energy converters // Íàóêîâ³ ïðàö³ ÎÍÀÇ ³ì. Î.Ñ. Ïîïîâà. – 2018. – ¹1. – Ñ.

125–134.

9. Ferrites and accessories. SIFERRIT material N87. – Epcos. – 2006. – 7ñ.

Îêîí÷àíèå â ñëåäóþùåì íîìåðå

28

ÑÒÀÒÜÈ

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

Èñïîëüçîâàíèå íàêîïèòåëåé ýíåðãèè äëÿ èçìåðåíèÿ ýíåðãîïîòðåáëåíèÿ â ðåàëüíîì âðåìåíè ×àñòü 2 Îêîí÷àíèå. Íà÷àëî â íîìåðå 08-2018 Alfredo Medina è Mohamed Ismail EDN

Êîíòðîëü ýíåðãîïîòðåáëåíèÿ ïðèëîæåíèé ñ PIMC Äëÿ ïðîäëåíèÿ ñðîêà ñëóæáû áàòàðåè êðàéíå âàæíî êîíòðîëèðîâàòü øèíû íàïðÿæåíèÿ ìèêðîñõåìû óïðàâëåíèÿ ïèòàíèåì (power management integrated circuit – PIMC) è îïðåäåëÿòü õàðàêòåðèñòèêè ñèñòåìû, îñíîâûâàÿñü íà êîëè÷åñòâå ïîòðåáëÿåìîé ýíåðãèè. Äèàãíîñòèêà íàêîïëåíèÿ ýíåðãèè ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ äëÿ âûÿâëåíèÿ ñèñòåìíûõ áëîêîâ, ïîòðåáëÿþùèõ íàèáîëüøóþ ìîùíîñòü, ÷òîáû ïîçâîëèòü ìèêðîêîíòðîëëåðó îïòèìèçèðîâàòü ðàñïðåäåëåíèå ïèòàíèÿ â ñëó÷àå, êîãäà ñèñòåìíûé áëîê ðàñõîäóåò çíà÷èòåëüíóþ ÷àñòü îñòàâøåéñÿ åìêîñòè áàòàðåè. Òèïîâàÿ ñõåìà ìîíèòîðèíãà ýíåðãîïîòðåáëåíèÿ ïðèëîæåíèÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì àêêóìóëÿòîðà ýíåðãèè MAX34407 è PMIC MAX77650 ïîêàçàíà íà Ðèñóíêå 6. MAX77650 ñîäåðæèò ìíîãîêàíàëüíûé ïðåîáðàçîâàòåëü,

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

êîòîðîìó äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ íàïðÿæåíèé íà òðåõ ïîíèæàþùå-ïîâûøàþùèõ âûõîäàõ òðåáóåòñÿ âñåãî îäèí äðîññåëü.  ñîñòàâ PMIC âêëþ÷åí òàêæå àíàëîãîâûé ìóëüòèïëåêñîð, ñ ïîìîùüþ êîòîðîãî ìîæíî ïîëó÷èòü èíôîðìàöèþ î ñîñòîÿíèè èëè ñòàòóñå çàðÿäà áàòàðåè, òàêóþ êàê íàïðÿæåíèå èëè òîê. Äîáàâëåíèå â ñõåìó àêêóìóëÿòîðà ýíåðãèè, ïîäîáíîãî MAX34407, ïîçâîëÿåò ëåãêî èçìåðèòü ýíåðãîïîòðåáëåíèå äîïîëíèòåëüíûõ ïèòàþùèõ øèí è îáåñïå÷èòü öåíòðàëüíûé ïðîöåññîð íåîáõîäèìîé îáðàòíîé ñâÿçüþ.

Êîíòðîëü ýíåðãîïîòðåáëåíèÿ ñèñòåìû  ñèñòåìàõ ñ âûñîêèìè òðåáîâàíèÿìè ê íàäåæíîñòè ïèòàíèÿ íå ìîãóò èñïîëüçîâàòüñÿ PMIC ñ îãðàíè÷åííûìè âîçìîæíîñòÿìè.  ïîäîáíûõ ñèñòåìàõ ïèòàíèå êðèòè÷åñêè âàæíûõ ñèñòåìíûõ íàãðóçîê îáåñïå÷èâàåòñÿ íåñêîëüêèìè ïðåîáðàçîâàòåëÿìè. Êîíòðîëü

ÑÒÀÒÜÈ

29

IN2+

CHGIN

5 Â USB

SYS

BATT

IN2–

RS2 IN1+ RS1

+

IN_SBB

IN1–

SBB0

BST

MAX77650 LXA

IN3+ SBB1

IN3–

RS3

Ñèñòåìíûå íàãðóçêè

LXB IN4+ VIO

SBB2

SDA

IN4–

RS4

SCL AMUX PGND

SDA SCL

Öåíòðàëüíûé ïðîöåññîð ÀÖÏ

IN1+ IN1– IN2+ IN2– IN3+ IN3– IN4+ IN4– IN1+ IN1– IN2+ IN2– IN3+ IN3– IN4+ IN4– SCL

MAX34407

SDA ADDR

GND

Ðèñóíîê 6. Êîíòðîëü ýíåðãîïîòðåáëåíèÿ PMIC.

àêêóìóëèðîâàííîé ýíåðãèè òàêæå ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàí äëÿ îïòèìèçàöèè ýôôåêòèâíîñòè ñèñòåìû çà ñ÷åò óïðàâëåíèÿ íàãðóçêàìè â ñîîòâåòñòâèè ñ äîñòóïíîñòüþ ìîùíîñòüþ èñòî÷íèêà. Òèïîâàÿ ñõåìà ñèñòåìû ïèòàíèÿ, â êîòîðîé ìîíèòîðèíã êðèòè÷åñêè âàæíûõ íàãðóçîê âûïîëíÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ MAX34407, ïîêàçàíà íà Ðèñóíêå 7. Ê ñõåìå ïîäêëþ÷åíà øèíà âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ äëÿ èçìåðåíèÿ âõîäíîé ìîùíîñòè ñèñòåìû. Êðîìå òîãî, äëÿ îïðåäåëåíèÿ ÊÏÄ ñèñòåìû è çàùèòû ìîùíûõ âûõîäîâ êîíòðîëèðóþòñÿ ïèòàþùèå øèíû ñ íàèáîëüøèì ïîòðåáëåíèåì ìîùíîñòè. Âàæíî îòìåòèòü, ÷òî, ïîñêîëüêó ïðåîáðàçîâàòåëè ìîãóò ðàñïîëàãàòüñÿ íà áîëüøîì ðàñ-

30

ñòîÿíèè îò MAX34407, íåîáõîäèìî îáåñïå÷èòü ïðàâèëüíóþ ðàçâîäêó ïå÷àòíîé ïëàòû, ÷òîáû ïîìåõè îò ðàáîòû ïðåîáðàçîâàòåëåé íå âëèÿëè íà ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé ìîùíîñòè. Âîïðîñû ïðîåêòèðîâàíèÿ ïå÷àòíîé ïëàòû ðàññìîòðåíû íèæå â äàííîé ñòàòüå.

Êîíòðîëü ýíåðãèè íà ýòàïå ñîçäàíèÿ ïðîòîòèïà  óñëîâèÿõ ñîâðåìåííîãî êîíêóðåíòíîãî ðûíêà ðåøàþùåå çíà÷åíèå èìååò âûñîêàÿ ñêîðîñòü ðàçðàáîòêè, ïîýòîìó âñå áîëåå âîñòðåáîâàííûìè ñòàíîâÿòñÿ ïðèëîæåíèÿ, êîòîðûå ìîãóò áûòü ðåàëèçîâàíû áûñòðî è ëåãêî. Ìíîãèå ðàçðàáîò÷èêè äëÿ áûñòðîãî ñîçäàíèÿ

ÑÒÀÒÜÈ

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

Äðàéâåð ñâåòîäèîäîâ

VOUT1

LDO ðåãóëÿòîð

VOUT2

Äðàéâåð ñâåòîäèîäîâ

VOUT3

DC/DC

DC/DC

+

DC/DC

VOUT4

ÀÍÀËÎÃÎÂÀß ÇÅÌËß

PCH1 PCH2 PCH3 PCH4

MAX34407

Ðèñóíîê 7. Êîíòðîëü ýíåðãîïîòðåáëåíèÿ ñèñòåìû.

ïðîòîòèïà èñïîëüçóþò ìèêðîêîíòðîëëåðíûå ïëàòôîðìû, òàêèå êàê ARM mbed, Arduino, Raspberry Pi è ïðî÷èå, êîòîðûå ìîãóò áûòü ëåãêî ðàñøèðåíû ñ ïîìîùüþ äî÷åðíèõ ïëàò, ïðåäîñòàâëÿþùèõ äîïîëíèòåëüíûå àïïàðàòíûå ôóíêöèè, îòñóòñòâóþùèå â áàçîâîé êîíôèãóðàöèè ïëàòôîðìû. Ôóíêöèþ àêêóìóëèðîâàíèÿ ýíåðãèè ìîæíî èñïîëüçîâàòü äëÿ êîíòðîëÿ õàðàêòåðèñòèê ïðîòîòèïà, ÷òîáû óñêîðèòü ïðîöåññ ðàçðàáîòêè. Äîïîëíèòåëüíàÿ ïëàòà àêêóìóëÿòîðà ýíåðãèè ïîçâîëÿåò èçìåðÿòü ýíåðãîïîòðåáëåíèå ëþáîé ñèñòåìíîé øèíû ïèòàíèÿ íà ýòàïå ðàçðàáîòêè ïðîåêòà. Ýòî îáåñïå÷èâàåò ïðîñòîé ñïîñîá îöåíêè ýôôåêòèâíîñòè ïðîãðàììíîãî îáåñïå÷åíèÿ, äàò÷èêà è ïðåîáðàçîâàòåëÿ, èëè îáùåãî ýíåðãîïîòðåáëåíèÿ ëþáîãî ñèñòåìíîãî áëîêà. Èçìåðèòåëüíûå ðåçèñòîðû è êëåììíûå êîëîäêè, ðàçìåùåííûå íà äîïîëíèòåëüíîé ïëàòå, ïîçâîëÿþò îïðåäåëÿòü ýíåðãîïîòðåáëåíèå îòäåëüíûõ ìîäóëåé.  êà÷åñòâå àëüòåðíàòèâû òîêîèçìåðèòåëüíûå ðåçèñòîðû ìîæíî óñòàíàâëèâàòü íå íà äîïîëíèòåëüíûõ ïëàòàõ, à íà ïëàòàõ ïðîòîòè-

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

ïà. Êàêèì áû íè áûëî ïðèëîæåíèå, èñïîëüçîâàíèå àêêóìóëÿòîðà ýíåðãèè ïîçâîëèò óæå íà ýòàïå ïðîåêòèðîâàíèÿ ïîëó÷èòü âàæíûå äàííûå î ïîòðåáëåíèè ìîùíîñòè.

Ïå÷àòíàÿ ïëàòà è ïîìåõîïîäàâëÿþùèå ôèëüòðû  ëþáîì èçìåðèòåëüíîì ïðèëîæåíèè ðàçâîäêà ïå÷àòíûõ ïðîâîäíèêîâ èìååò ðåøàþùåå çíà÷åíèå äëÿ ìèíèìèçàöèè ïîãðåøíîñòè èçìåðåíèé. Êðîìå òîãî, êîíòðîëü ýíåðãîïîòðåáëåíèÿ òðåáóåò ðàçìåùåíèÿ êîìïîíåíòîâ âáëèçè èìïóëüñíûõ ïðåîáðàçîâàòåëåé, ïîìåõè îò êîòîðûõ áóäóò âûçûâàòü îøèáêè èçìåðåíèé. Ïîýòîìó êðàéíå âàæíî óìåíüøèòü óðîâåíü íàâîäèìûõ ïîìåõ ïóòåì ãðàìîòíîé ðàçâîäêè ïå÷àòíîé ïëàòû. Íàïðèìåð, ïðè ïðàâèëüíîì âûïîëíåííîì ïîäêëþ÷åíèè Êåëüâèíà äâå òîêîèçìåðèòåëüíûå ëèíèè äîëæíû èìåòü îäèíàêîâóþ äëèíó è ïðîõîäèòü ïàðàëëåëüíî äðóã äðóãó íà ìèíèìàëüíîì ðàññòîÿíèè.  ñëó÷àÿõ, êîãäà øóì íåèçáåæåí, íà âõîäàõ ìîíèòîðà ìîùíîñòè ìîãóò áûòü

ÑÒÀÒÜÈ

31

R

+IN1

RSENSE C

MAX34407 R

+

–IN1

Ïèòàíèå C ÍÀÃÐÓÇÊÀ

Ðèñóíîê 8. Ôèëüòð ñèíôàçíîé ïîìåõè.

óñòàíîâëåíû ôèëüòðû, ïîäàâëÿþùèå êàê ñèíôàçíûå, òàê è äèôôåðåíöèàëüíûå øóìû.

MAX34407 âûïîëíÿåò èçìåðåíèÿ â öåïè âåðõíåãî ïëå÷à, ÷òî äåëàåò ìèêðîñõåìó ÷óâñòâèòåëüíîé ê ñèíôàçíûì ïîìåõàì, ïîýòîìó, åñëè â ñèñòåìå ïðèñóòñòâóåò çíà÷èòåëüíûé óðîâåíü ñèíôàçíûõ øóìîâ, ìîæåò ïîòðåáîâàòüñÿ äîïîëíèòåëüíàÿ ôèëüòðàöèÿ ñèãíàëà. Äëÿ ïîäàâëåíèÿ íåæåëàòåëüíûõ øóìîâ ïîñëåäîâàòåëüíî ñ òîêîèçìåðèòåëüíûìè âõîäàìè âêëþ÷àþòñÿ RC-ôèëüòðû. Îäèí èç âàðèàíòîâ ñèíôàçíîãî ôèëüòðà, ñîñòîÿùåãî èç äâóõ èäåíòè÷íûõ RC-öåïî÷åê â êàæäîé òîêîèçìåðèòåëüíîé ëèíèè, ïîêàçàí íà Ðèñóíêå 8. Ýòè öåïî÷êè îáðàçóþò ýôôåêòèâíûå ôèëüòðû íèæíèõ ÷àñòîò ñèíôàçíûõ ñèãíàëîâ. Ïîñêîëüêó ðåçèñòîðû ôèëüòðà âêëþ÷åíû â èçìåðèòåëüíûå ëèíèè ïîñëåäîâàòåëüíî, äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ ñìåùåíèÿ ïðè èçìåðåíèè ìîùíîñòè îíè äîëæíû áûòü õîðîøî ñîãëàñîâàíû. Ïî ýòîé ïðè÷èíå äëÿ ôèëüòðîâ äîëæíû âûáèðàòüñÿ ðåçèñòîðû ñ äîïóñòèìûìè îòêëîíåíèÿìè ñîïðîòèâëåíèé 1% èëè ìåíüøå. Êðîìå òîãî, ÷òîáû íå âíîñèòü äîïîëíèòåëüíóþ ïîãðåøíîñòü, ñîïðîòèâëåíèÿ ðåçèñòîðîâ ôèëüòðà äîëæíû áûòü íàìíîãî

ìåíüøå âõîäíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ àêêóìóëÿòîðà ýíåðãèè. Ïîëþñû ôèëüòðîâ âûáèðàþòñÿ òàêèì îáðàçîì, ÷òîáû îíè áûëè íàìíîãî íèæå ÷àñòîòû âûáîðêè Íàéêâèñòà àêêóìóëÿòîðà. Îïðåäåëèòü ïîëîæåíèå ïîëþñà ôèëüòðà ñèíôàçíîé ïîìåõè ìîæíî ñ ïîìîùüþ ôîðìóëû

fP =

Èç-çà íàëè÷èÿ âíóòðåííèõ ïåðåêëþ÷åíèé âõîäíîé òîê èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ äîñòàòî÷íî çàøóìëåí, ÷òî ïðèâîäèò ê ïîÿâëåíèþ äèôôåðåíöèàëüíîé ïîìåõè íà âõîäå àêêóìóëÿòîðà ýíåðãèè, ïðîíèêàþùåé ÷åðåç òîêîèçìåðèòåëüíûé ðåçèñòîð âåðõíåãî ïëå÷à. Äèôôåðåíöèàëüíûé øóì ìîæåò áûòü îñëàáëåí äèôôåðåíöèàëüíûì ôèëüòðîì, ïîêàçàííûì íà Ðèñóíêå 9. Òàê æå, êàê è â ñèíôàçíîì ôèëüòðå, ðåçèñòîðû äèôôåðåíöèàëüíîãî ôèëüòðà äîëæíû áûòü õîðîøî ñîãëàñîâàíû, èõ ñîïðîòèâëåíèå äîëæíî áûòü íàìíîãî ìåíüøå âõîäíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ èçìåðèòåëÿ òîêà, à ïîëþñ äèôôåðåíöèàëüíîãî ôèëüòðà äîëæåí áûòü íèæå ÷àñòîòû Íàéêâèñòà àêêó-

R

+IN1 C

RSENSE

1 .

2pRC

MAX34407

R

+

–IN1

Ïèòàíèå ÍÀÃÐÓÇÊÀ

Ðèñóíîê 9. Ôèëüòð äèôôåðåíöèàëüíîé ïîìåõè.

32

ÑÒÀÒÜÈ

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

ìóëÿòîðà ýíåðãèè. Ïðè ïîñëåäîâàòåëüíîì ñîåäèíåíèè äâóõ ðåçèñòîðîâ è êîíäåíñàòîðà ïîëþñ äèôôåðåíöèàëüíîãî ôèëüòðà äëÿ ñèãíàëà ìåæäó âõîäàìè +IN1 è –IN1 MAX34407 ìîæíî îïðåäåëèòü ïî ôîðìóëå

fP =

1 .

4pRC

Äëÿ ïîäêëþ÷åíèÿ àêêóìóëÿòîðà ýíåðãèè, ðàñïîëîæåííîãî âíå ïëàòû, íåîáõîäèìî èñïîëüçîâàòü âèòóþ ïàðó. Ýòî îòíîñèòñÿ ê òàêèì ïðèëîæåíèÿì, êàê mbed èëè øèëäû Arduino, ãäå èçìåðåíèå ìîùíîñòè ïðîèçâîäèòñÿ óäàëåííî.  òèïè÷íîé êîíôèãóðàöèè ê âûâîäàì òîêîèçìåðèòåëüíîãî ðåçèñòîðà ïîäêëþ÷àåòñÿ âèòàÿ ïàðà, êîòîðàÿ óìåíüøàåò ïëîùàäü ïåòëè ìåæäó äâóìÿ èçìåðèòåëüíûìè ïðîâîäàìè, ýôôåêòèâíî ñíèæàÿ óðîâåíü ïîìåõ. Êðîìå òîãî, èíäóêòèâíàÿ ñâÿçü ìåæäó ïðîâîäàìè âèòîé ïàðû ñíèæàåò óðîâåíü äèôôåðåíöèàëüíûõ ïîìåõ. Òàêèì îáðàçîì, ïðè äèñòàíöèîííîì èçìåðåíèè ìîùíîñòè â íàãðóçêå íåîáõîäèìî èñïîëüçîâàòü âèòóþ ïàðó.

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

Çàêëþ÷åíèå Àêêóìóëèðîâàíèå ýíåðãèè ÿâëÿåòñÿ æåëàòåëüíîé ôóíêöèåé â ëþáîé ñèñòåìå, òðåáóþùåé çàùèòû èëè îïòèìèçàöèè ÊÏÄ. Ðàññìîòðåííûå âîïðîñû àêòóàëüíû äëÿ ñèñòåì êàê áîëüøîé, òàê è ìàëîé ìîùíîñòè, ïîñêîëüêó è â òîì, è â äðóãîì ñëó÷àå íåîáõîäèìî îïðåäåëÿòü óðîâåíü ýíåðãîïîòðåáëåíèÿ ïî êðèòè÷åñêèì ñèñòåìíûì øèíàì. Êðîìå òîãî, àêêóìóëèðîâàíèå ýíåðãèè ñïåöèàëüíûìè àïïàðàòíûìè ñðåäñòâàìè âûñâîáîæäàåò ìíîãî ïðîöåññîðíîãî âðåìåíè, êîòîðîå ïîíàäîáèëîñü áû ïðè èñïîëüçîâàíèè òðàäèöèîííûõ ìîíèòîðîâ ïèòàíèÿ.  öåëîì, ýòè àêêóìóëÿòîðû ýíåðãèè îáåñïå÷èâàþò òåëåìåòðè÷åñêèé êîíòðîëü ñèñòåìíûõ áëîêîâ, ïîçâîëÿÿ ðàçðàáîò÷èêó ïðèíèìàòü ðåøåíèÿ, îñíîâàííûå íà îöåíêå õàðàêòåðèñòèê èõ ýíåðãîïîòðåáëåíèÿ. ÐË

Ìàòåðèàëû ïî òåìå

ÑÒÀÒÜÈ

1. Datasheet Maxim Integrated MAX34407 2. Datasheet Maxim Integrated MAXM17504 3. Datasheet Maxim Integrated MAX77650

33

 ñëàáîòî÷íûõ ïðèëîæåíèÿõ èñòî÷íèê îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ ëó÷øå ñòàáèëèòðîíà Robert Hanrahan Electronic Design  êà÷åñòâå ñëàáîòî÷íûõ èñòî÷íèêîâ íàïðÿæåíèÿ ñìåùåíèÿ, êàê ïðàâèëî, èñïîëüçóþòñÿ ñòàáèëèòðîíû, íî òîò æå ðåçóëüòàò, áåç óõóäøåíèÿ õàðàêòåðèñòèê è ñ íàìíîãî ìåíüøèìè ïîòåðÿìè ìîùíîñòè ìîæíî ïîëó÷èòü, âûáðàâ ïîäõîäÿùèé èñòî÷íèê îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ

È

Èíîãäà âàì íåîáõîäèìî ïîäàòü ñìåùàþùåå íàïðÿæåíèå íà íèçêîâîëüòíóþ íàãðóçêó, íî íå õî÷åòñÿ äîáàâëÿòü äðóãîé ðåãóëÿòîð íàïðÿæåíèÿ, èëè æå òðåáóåìûé óðîâåíü òî÷íîñòè íå ïîçâîëÿåò âîñïîëüçîâàòüñÿ ïðîñòûì äåëèòåëåì íàïðÿæåíèÿ.  òå÷åíèå ìíîãèõ ëåò â êà÷åñòâå ïðîñòûõ øóíòîâûõ ðåãóëÿòîðîâ íàïðÿæåíèÿ ðàçðàáîò÷èêè èñïîëüçîâàëè ñòàáèëèòðîíû (Ðèñóíîê 1). Ñ ïîìîùüþ îäíîãî ðåçèñòîðà òàêîå óñòðîéñòâî ìîæåò ïîääåðæèâàòü íà ñâîåì âûõîäå ôèêñèðîâàííîå íàïðÿæåíèå, óñòàíîâëåííîå íà ýòàïå åãî ïðîèçâîäñòâà.

Õîðîøèé ñòàáèëèòðîí ðàáîòàåò õîðîøî, íî, âíèìàòåëüíî ïðî÷èòàâ òåõíè÷åñêîå îïèñàíèå, âû óâèäèòå, ÷òî äëÿ ýòîãî ÷åðåç íåãî äîëæåí ïðîòåêàòü òîê íå ìåíåå íåñêîëüêèõ ìèëëèàìïåð. Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ íóæíîé òî÷íîñòè íåîáõîäèìî âûáðàòü äîñòàòî÷íî íèçêîå ñîïðîòèâëåíèå ïîñëåäîâàòåëüíîãî ðåçèñòîðà, ãàðàíòèðóþùåå, ÷òî îáðàòíûé òîê Òîê Ïðÿìîå ñìåùåíèå

VDD VZ

RS

Íàïðÿæåíèå 0.7 Â

VOUT Êàòîä Àíîä

IZ

5 ìÀ Îáðàòíîå ñìåùåíèå

Ðèñóíîê 1.  ïðîñòåéøåì ñëó÷àå øèíà ïèòàíèÿ ñîçäàåòñÿ ñ ïîìîùüþ îäíîãî ðåçèñòîðà è ñòàáèëèòðîíà.

34

Ðèñóíîê 2. Îáû÷íî, ÷òîáû äîñòè÷ü íàïðÿæåíèÿ «èçëîìà» VZ, ñòàáèëèòðîíó òðåáóåòñÿ òîê íå ìåíåå íåñêîëüêèõ ìèëëèàìïåð.

ÑÒÀÒÜÈ

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

ñòàáèëèòðîíà IZ ïîïàäåò â íóæíûé äèàïàçîí. Ýòîò òîê ìîæåò äîñòèãàòü 5 ìÀ, îñîáåííî äëÿ äåøåâûõ ñòàáèëèòðîíîâ áåç òåìïåðàòóðíîé êîìïåíñàöèè (Ðèñóíîê 2). Ïîòåðè ìîùíîñòè íà ïîñëåäîâàòåëüíîì ðåçèñòîðå, îïðåäåëÿåìûå çàêîíàìè Îìà è Äæîóëÿ, âëèÿþò íà îáùèå ïîòåðè è òåìïåðàòóðó ñèñòåìû. Äëÿ ïðèìåðà, èñïîëüçîâàíèå 2.5-âîëüòîâîãî ñòàáèëèòðîíà ïðè âõîäíîì íàïðÿæåíèè 12  ïîòðåáóåò ïîñëåäîâàòåëüíîãî ðåçèñòîðà 1.9 êÎì, ÷òîáû îáåñïå÷èòü òîê 5 ìÀ (ïðè îòñóòñòâèè òîêà íàãðóçêè). Ìîùíîñòü, òåðÿåìàÿ íà ðåçèñòîðå 1.9 êÎì, ÷åðåç êîòîðûé ïðîõîäèò òîê 5 ìÀ, ñîñòàâëÿåò 47 ìÂò, à ïðè âõîäíîì íàïðÿæåíèè 24  ïîòåðè ïðåâûñÿò 100 ìÂò. Èñòî÷íèêè îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ (íàçûâàåìûå òàêæå èñòî÷íèêàìè íàïðÿæåíèÿ, îïðåäåëÿåìîãî øèðèíîé çàïðåùåííîé çîíû) âûïîëíÿþò òå æå ôóíêöèè, ÷òî è ñòàáèëèòðîíû, îäíàêî îíè ïîòðåáëÿþò íàìíîãî ìåíüøèé òîê è îáåñïå÷èâàþò íàìíîãî áîëåå âûñîêóþ òî÷íîñòü. Åñëè â ñòàáèëèòðîíå èñïîëüçóåòñÿ åäèíñòâåííûé p-n ïåðåõîä ñî ñïåöèôè÷åñêèì ëåãèðîâàíèåì, îïðåäåëÿþùèì íàïðÿæåíèå çåíåðîâñêîãî ïðîáîÿ, òî â èñòî÷íèêå îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ äëÿ ïîëó÷åíèÿ íóëåâîãî òåìïåðàòóðíîãî êîýôôèöèåíòà èñïîëüçóåòñÿ êîìáèíàöèÿ òðàíçèñòîðîâ ñ ïîëîæèòåëüíûì è îòðèöàòåëüíûìè òåìïåðàòóðíûìè êîýôôèöèåíòàìè p-n ïåðåõîäîâ. Êîíöåïöèÿ è êîíñòðóêöèÿ îïîðíîãî èñòî÷íèêà íà îñíîâå øèðèíû çàïðåùåííîé çîíû áûëè ïðåäëîæåíû Áîáîì Âèäëàðîì (Bob Widlar) â 1970-õ ãîäàõ, êîãäà îí ðàáîòàë ðàçðàáîò÷èêîì ìèêðîñõåì ïèòàíèÿ. Õîòÿ èñòî÷íèêè îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ ÷àñòî èñïîëüçó-

þòñÿ èç-çà òåìïåðàòóðíîé è âðåìåííóé ñòàáèëüíîñòè èõ íàïðÿæåíèÿ (çíà÷èòåëüíî ëó÷øå 1%), ðàçâèòèå ïîëóïðîâîäíèêîâîé ñõåìîòåõíèêè, òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ è ñïîñîáîâ êîðïóñèðîâàíèÿ îòêðûëî äëÿ íèõ íîâûå îáëàñòè ïðèìåíåíèÿ. Áîëåå äåøåâûå îïîðíûå èñòî÷íèêè ìåíüøåé òî÷íîñòè (1% è 2%) íà÷èíàþò ïðîíèêàòü â ñôåðû, ãäå âîçìîæíîñòü èõ èñïîëüçîâàíèÿ íèêîãäà íå ðàññìàòðèâàëàñü, âêëþ÷àÿ ïðèëîæåíèÿ, â êîòîðûõ ìîãëè áû ïðèìåíÿòüñÿ ñòàáèëèòðîíû èëè ñòàáèëèçàòîðû íàïðÿæåíèÿ. Èñïîëüçîâàíèå èñòî÷íèêà îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ âìåñòî ñòàáèëèòðîíà – ýòî ñî÷åòàíèå ýôôåêòèâíîñòè è ïðîñòîòû. Íàïðÿæåíèå íà èñòî÷íèêå îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ íà÷èíàåò õîðîøî ñòàáèëèçèðîâàòüñÿ óæå ïðè òîêå IZ, ðàâíîì âñåãî 40 ìêÀ.  òåõíè÷åñêîì îïèñàíèè ïðèâåäåíû õàðàêòåðèñòèêè ìèêðîñõåìû LM4040 êîìïàíèè Texas Instru-ments ïðè 25 °C (Ðèñóíîê 3), èç êîòîðûõ âèäíà åå ïðåâîñõîäíàÿ òî÷íîñòü óæå ïðè òîêå ñìåùåíèÿ çíà÷èòåëüíî íèæå 100 ìêÀ. Íåêîòîðûå îïîðíûå èñòî÷íèêè ðàáîòàþò ïðè åùå áîëåå íèçêèõ òîêàõ, òàêèå, íàïðèìåð, êàê ATL431 è LM385.  òîì æå ïðèìåðå ñ âõîäíûì íàïðÿæåíèåì 12  âìåñòî 5 ìÀ ïîòðåáóåòñÿ òîê âñåãî 75 ìêÀ, îãðàíè÷åííûé ðåçèñòîðîì 126 êÎì; ïðè ýòîì òî÷íîñòü âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ áóäåò çíà÷èòåëüíî âûøå. Ìîùíîñòü, ðàññåèâàåìàÿ íà ðåçèñòîðå 126 êÎì, íå ïðåâûøàåò 1 ìÂò, ÷òî íàìíîãî íèæå 47 ìÂò, òåðÿåìûõ ïðè èñïîëüçîâàíèè ñòàáèëèòðîíà. Ðàçóìååòñÿ, â ñëó÷àå, êîãäà íàäî îòäàâàòü òîê â íàãðóçêó, íåîáõîäèìî âûáèðàòü ðåçèñòîð ñ ìåíüøèì ñîïðîòèâëåíèåì, ÷òîáû ïðè VS

120 VZ = 2.5 Â TJ = 25 °C

Òîê êàòîäà IZ (ìêÀ)

100

RS

80

IZ + IL

60

IL

VZ

40

LM4040

IZ

20 0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

Îáðàòíîå íàïðÿæåíèå VZ (Â)

Ðèñóíîê 3. Âîëüòàìïåðíàÿ õàðàêòåðèñòèêà 2.5-âîëüòîâîãî îïîðíîãî èñòî÷íèêà LM4040 ïîäòâåðæäàåò âûñîêóþ òî÷íîñòü ìèêðîñõåìû, äàæå ïðè òîêå, íàìíîãî ìåíüøåì 100 ìêÀ.

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

Ðèñóíîê 4. Èëëþñòðàöèÿ ê ðàñ÷åòó âåëè÷èíû ñîïðîòèâëåíèÿ RS ñ ó÷åòîì ìàêñèìàëüíîãî òîêà íàãðóçêè è ìèíèìàëüíîãî òîêà ñòàáèëèòðîíà.

ÑÒÀÒÜÈ

35

5Â VIN 22 Â

U7

R44 5

4.7k U8

DM1 IN

C42 0.1 µF

NC

DP1 2

LM4040

DM2 GND DP2

6 1 4 3

DN_A DP_A DN_B DP_B

TPS2513DBVR

GND

Ðèñóíîê 5. Ñëàáîòî÷íàÿ 5-âîëüòîâàÿ øèíà, ïèòàåìàÿ ñõåìîé, èñïîëüçóþùåé èñòî÷íèê îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ LM4040.

ëþáûõ âàðèàöèÿõ íàãðóçêè îáåñïå÷èâàëîñü òðåáóåìîå äëÿ íîðìàëüíîé ñòàáèëèçàöèè çíà÷åíèå òîêà IZ. Êàê âèäíî èç Ðèñóíêà 4, òîê IR ÷åðåç ïîñëåäîâàòåëüíûé ðåçèñòîð RS ðàâåí ñóììå

IR = IZ + IL , ãäå – IL – òîê íàãðóçêè. Òåïåðü, èñïîëüçóÿ çàêîí Îìà, ìîæíî ðàññ÷èòàòü

RS =

VS - VZ .

IR

Âûáèðàÿ ýòîò ðåçèñòîð, ó÷èòûâàéòå äîïóñòèìîå îòêëîíåíèå åãî ñîïðîòèâëåíèÿ è ïðåäóñìàòðèâàéòå ñëó÷àé íàèõóäøåãî òîêà íàãðóçêè. Ïðè èñïîëüçîâàíèè èñòî÷íèêà îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ ñ áîëüøèì äîïóñêîì, òàêîãî êàê LM4040E, ìàêñèìàëüíîå îòêëîíåíèå íàïðÿæåíèÿ êîòîðîãî ñîñòàâëÿåò 2%, ìîæíî ðåàëèçîâàòü ðåãóëÿòîð ñ õàðàêòåðèñòèêàìè, ëó÷øèìè, ÷åì ó áîëüøèíñòâà èíòåãðàëüíûõ ñòàáèëèçàòîðîâ íàïðÿæåíèÿ, öåíà êîòîðîãî áóäåò íèæå, ÷åì ó òèïè÷íîãî èíòåãðàëüíîãî ñòàáèëèçàòîðà, è ñîïîñòàâèìà ñ öåíîé ñòàáèëèòðîíà. (Ýòè óñòðîéñòâà âûïóñêàþòñÿ òàêæå â ìèíèàòþðíûõ êîðïóñàõ SC70). Ïðåèìóùåñòâîì îïîðíûõ èñòî÷íèêîâ â ïðèëîæåíèÿõ ñòàáèëèçàöèè íàïðÿæåíèÿ ÿâëÿåòñÿ èõ ñïîñîáíîñòü ðàáîòàòü â î÷åíü áîëüøîì äèàïàçîíå íàïðÿæåíèé. Ôàêòè÷åñêè, äëÿ òàêîãî èñòî÷íèêà íàïðÿæåíèå áåçðàçëè÷íî, à èìååò çíà÷åíèå òîëüêî òîê. Ïðè ïðàâèëüíîì âûáîðå ñîïðîòèâëåíèÿ ïîñëåäîâàòåëüíîãî ðåçèñòîðà, ó÷èòûâàþùåì çíà÷åíèÿ âõîäíûõ íàïðÿ-

36

æåíèé è âûõîäíîãî òîêà, ñõåìà, îñíîâàííàÿ íà ïðîñòîì ðåøåíèè, áóäåò ðàáîòàòü â î÷åíü øèðîêîì äèàïàçîíå âõîäíûõ íàïðÿæåíèé. Íà Ðèñóíêå 5 ïðèâåäåí ïðèìåð èñïîëüçîâàíèÿ LM4040 â ñõåìå ôîðìèðîâàíèÿ ñëàáîòî÷íîé 5-âîëüòîâîé øèíû èç âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ 22…25  äëÿ ñìåùåíèÿ 5-âîëüòîâîãî âõîäà ìèêðîñõåìû êîíòðîëëåðà USB, êîòîðîìó, â õóäøåì ñëó÷àå, òðåáóåòñÿ âñåãî 100 ìêÀ. Ñîïðîòèâëåíèå ðåçèñòîðà çäåñü âûáðàíî ñ ó÷åòîì òîêà, çàáèðàåìîãî íàãðóçêîé, íå ïîêàçàííîé íà ñõåìå.  ýòîì ïðèëîæåíèè ìîæíî èñïîëüçîâàòü äåøåâóþ ìèêðîñõåìó LM4040-N ãðóïïû E, èìåþùóþ äîïóñê 2%. Êàê âèäèòå, ñõåìà î÷åíü ïðîñòà, è ïðè èñïîëüçîâàíèè ïàññèâíûõ êîìïîíåíòîâ òèïîðàçìåðà 0402 çàíèìàåò ñîâñåì ìàëî ìåñòà. Ïðè áîëüøèõ âûõîäíûõ òîêàõ ñëåäóåò óâåëè÷èâàòü ðàçìåðû ïîñëåäîâàòåëüíîãî ðåçèñòîðà, ÷òîáû ïîçâîëèòü åìó ðàññåèâàòü äîïîëíèòåëüíóþ ìîùíîñòü. Ìàêñèìàëüíûé òîê, êîòîðûé ìîæåò ïðîïóñòèòü ÷åðåç ñåáÿ áîëüøèíñòâî èñòî÷íèêîâ îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ, ëåæèò â ïðåäåëàõ îò 10 ìÀ äî 30 ìÀ, ÷òî îãðàíè÷èâàåò âîçìîæíîñòè ïðèëîæåíèé. Äëÿ áóëüøèõ òîêîâ ìîæíî èñïîëüçîâàòü òîò æå îïîðíûé èñòî÷íèê ñ ðåçèñòîðîì, äîïîëíèâ åãî òðàíçèñòîðîì, ñïîñîáíûì âûäåðæèâàòü íåîáõîäèìóþ ðàçíîñòü íàïðÿæåíèé ìåæäó âõîäîì è âûõîäîì. Óïðàâëÿåìûé óñèëèòåëåì îøèáêè p-êàíàëüíûé ÌÎÏòðàíçèñòîð ìîæåò ïîääåðæèâàòü íàìíîãî áîëåå âûñîêèå òîêè. Óñèëèòåëü îøèáêè (â êà÷åñòâå êîòîðîãî èñïîëüçóåòñÿ ìèêðîñõåìà îäèíî÷íîãî rail-to-rail îïåðàöèîííîãî óñèëèòåëÿ) èçìåðÿåò íàïðÿæåíèå VOUT è ñðàâíèâàåò åãî ñ îïîðíûì íàïðÿæåíèåì, ïîääåðæèâàÿ

ÑÒÀÒÜÈ

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

VIN

VOUT PFET R1 +

RS

Óñèëèòåëü îøèáêè

–

R2

Èñòî÷íèê îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ

Ðèñóíîê 6. Îñíîâó ýòîãî ðåãóëÿòîðà ñ øèðîêèì äèàïàçîíîì âõîäíûõ íàïðÿæåíèé ñîñòàâëÿåò èñòî÷íèê îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ; ñïîñîáíîñòü îòäàâàòü áîëüøîé âûõîäíîé òîê îáåñïå÷èâàåòñÿ äîïîëíèòåëüíûì âíåøíèì pêàíàëüíûì ÌÎÏ-òðàíçèñòîðîì.

íà âûõîäå õîðîøî ñòàáèëèçèðîâàííîå íàïðÿæåíèå ïðè ðàçëè÷íûõ èçìåíåíèÿõ òîêà íàãðóçêè è òåìïåðàòóðû (Ðèñóíîê 6). Åñëè óäàëèòü R2 (è çàêîðîòèòü R1), ñõåìà áóäåò î÷åíü õîðîøî ñòàáèëèçèðîâàòü íàïðÿæåíèå, ðàâíîå íàïðÿæåíèþ îïîðíîãî èñòî÷íèêà. Äåëèòåëü R1, R2 îáåñïå÷èâàåò âîçìîæíîñòü óñòàíîâêè íà âûõîäå ëþáîãî íàïðÿæåíèÿ, ðàâíîãî îïîðíîìó, èëè áîëüøåìó, ÷åì

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

îïîðíîå. Íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî ýòîò âîïðîñ âûõîäèò çà ðàìêè äàííîãî îáñóæäåíèÿ, íåîáõîäèìî íàïîìíèòü î âõîäíîì è âûõîäíîì êîíäåíñàòîðàõ, êîòîðûå íà ñõåìå íå ïîêàçàíû, íî îáû÷íî íåîáõîäèìû. Èñòî÷íèê îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ ñîñòàâëÿåò îñíîâó ïî÷òè âñåõ èíòåãðàëüíûõ ñòàáèëèçàòîðîâ íàïðÿæåíèÿ. Âû ìîæåòå ñïðîñèòü: «Åñëè ýòî òàê ïðîñòî, çà÷åì æå âîîáùå èñïîëüçîâàòü èíòåãðàëüíûå ñòàáèëèçàòîðû íàïðÿæåíèÿ?» Îäíà èç ïðè÷èí çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî ñòàáèëèçàòîð íàïðÿæåíèÿ ñîäåðæèò ñõåìó êîíòðîëÿ è îãðàíè÷åíèÿ òîêà íàãðóçêè, à òàêæå öåïè òåïëîâîãî êîíòðîëÿ, çàùèùàþùèå óñòðîéñòâî è íàãðóçêó â àâàðèéíûõ ñèòóàöèÿõ. È õîòÿ êîíñòðóêòîðû ìîãóò ðàçðàáîòàòü, è ðàçðàáàòûâàþò äèñêðåòíûå ðåãóëÿòîðû íà îñíîâå èñòî÷íèêîâ îïîðíûõ íàïðÿæåíèé, ÷àñòî áûâàåò ïðàêòè÷íåå è ýêîíîìè÷íåå èñïîëüçîâàòü îäèí èç ìíîæåñòâà äîñòóïíûõ ñåãîäíÿ èíòåãðàëüíûõ ñòàáèëèçàòîðîâ íàïðÿæåíèÿ.  ñëåäóþùèé ðàç, êîãäà âàì ïîíàäîáèòñÿ ñëàáîòî÷íàÿ øèíà ïèòàíèÿ, íå òîðîïèòåñü ïîäáèðàòü ñòàáèëèòðîí; âìåñòî ýòîãî ðàññìîòðèòå âîïðîñ îá èñïîëüçîâàíèè èñòî÷íèêà îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ. ÐË

Ìàòåðèàëû ïî òåìå

ÑÒÀÒÜÈ

1. Datasheet Texas Instruments ATL431 2. Datasheet Texas Instruments LM385 3. Datasheet Texas Instruments LM4040 4. Datasheet Texas Instruments TPS2513

37

Êàê èçìåðèòü òîê è ìîùíîñòü äëÿ ëó÷øåãî êîíòðîëÿ ñîñòîÿíèÿ ñèñòåìû Lou Frenzel Electronic Design

È

Èñïîëüçóåìûå ÷àùå âñåãî äëÿ çàùèòû îò ïåðåãðóçêè ïî òîêó, òîêîèçìåðèòåëüíûå óñèëèòåëè òåïåðü ïðîíèêàþò âî ìíîæåñòâî ïðèëîæåíèé, âêëþ÷àÿ àâòîìîáèëüíûå ýëåêòðîííûå ïðåäîõðàíèòåëè è óñòðîéñòâà óïðàâëåíèÿ òðåõôàçíûìè äâèãàòåëÿìè Åñëè âû èùåòå ñïîñîá èçìåðåíèÿ òîêà è ìîùíîñòè, ïîòðåáëÿåìûõ ñõåìîé, âû äîëæíû çíàòü î òîêîèçìåðèòåëüíûõ óñèëèòåëÿõ (current-sense amplifier – CSA). CSA ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñïåöèàëèçèðîâàííûé îïåðàöèîííûé óñèëèòåëü (ÎÓ) â äèôôåðåíöèàëüíîì âêëþ÷åíèè ñ èíòåãðèðîâàííûìè ïðåöèçèîííûìè ðåçèñòîðàìè, îïðåäåëÿþùèìè åãî êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ. Íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåííûì èõ ïðèìåíåíèåì ÿâëÿåòñÿ çàùèòà îò ïåðåãðóçêè ïî òîêó â øèðîêîì ñïåêòðå óñòðîéñòâ. Ñ ïîìîùüþ òàêèõ ìèêðîñõåì ñõåìó çàùèòû ëåãêî ñäåëàòü êîìïàêòíîé è íåäîðîãîé.

ïðèáîðû ñ íåñêîëüêèìè êîýôôèöèåíòàìè óñèëåíèÿ. Ñõåìà àêòèâèðóåòñÿ ñèãíàëîì íà âõîäå ðàçðåøåíèÿ (EN). Êëþ÷åâîé îñîáåííîñòüþ CSA ÿâëÿåòñÿ ñïîñîáíîñòü ðàáîòàòü ñ ñèíôàçíûìè íàïðÿæåíèÿìè, ïðåâûøàþùèìè íàïðÿæåíèÿ øèí ïèòàíèÿ. Íåêîòîðûå óñòðîéñòâà ïåðåêðûâàþò äèàïàçîí îò –16  äî +80 Â. Åùå îäíà õàðàêòåðíàÿ îñîáåííîñòü CSA – óëüòðàíèçêîå âõîäíîå íàïðÿæåíèå ñìåùåíèÿ íóëÿ ×åì íèæå óðîâåíü ýòîãî èñòî÷íèêà îøèáîê, òåì âûøå äîñòèæèìàÿ òî÷íîñòü èçìåðåíèé. Õîðîøàÿ òåìïåðàòóðíàÿ ñòàáèëüíîñòü, òàêæå ïðèñóùàÿ CSA, îáåñïå÷èâàåòñÿ èíòåãðàöèåé ðåçèñòîðîâ è óñèëèòåëÿ íà îäíîì êðèñòàëëå.

EN

Âõîä

Òîêîèçìåðèòåëüíûå óñèëèòåëè

+ –

Áàçîâàÿ êîíôèãóðàöèÿ ñõåìû ïðèâåäåíà íà Ðèñóíêå 1. ÎÓ ïîäêëþ÷åí êàê äèôôåðåíöèàëüíûé óñèëèòåëü. Ñîïðîòèâëåíèÿ âõîäíûõ ðåçèñòîðîâ è ðåçèñòîðîâ îáðàòíîé ñâÿçè òî÷íî ñîãëàñîâàíû, ÷òîáû îáåñïå÷èòü õîðîøåå ïîäàâëåíèå ñèíôàçíîãî ñèãíàëà. Íîìèíàëû ðåçèñòîðîâ îïðåäåëÿþò óñèëåíèå ñõåìû. Îáû÷íî â ñåìåéñòâå CSA âûïóñêàþòñÿ

38

+5 Â

Âûõîä

Ðèñóíîê 1. Òîêîèçìåðèòåëüíûé óñèëèòåëü ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ïðåöèçèîííûé äèôôåðåíöèàëüíûé ÎÓ ñ ðàçìåùåííûìè íà îáùåì êðèñòàëëå ðåçèñòîðàìè, îïðåäåëÿþùèìè êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ.

ÑÒÀÒÜÈ

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

Øèíà ïèòàíèÿ

EN

Íàãðóçêà

CSA

Øèíà ïèòàíèÿ

+5 Â

EN

+5 Â

CSA +5 Â

RS

+5 Â

+

+

RS

–

–

I2C

ÀÖÏ

ÀÖÏ

I2C

Íàãðóçêà

(à)

(á)

Ðèñóíîê 2. Òîêîèçìåðèòåëüíûé ðåçèñòîð ìîæíî âêëþ÷èòü ìåæäó íàãðóçêîé è çåìëåé (à) èëè ìåæäó øèíîé ïèòàíèÿ è íàãðóçêîé (á).

Èçìåðèòåëüíûå êîíôèãóðàöèè Òîêîèçìåðèòåëüíûå óñèëèòåëè â îñíîâíîì èñïîëüçóþòñÿ äëÿ çàùèòû îò ïåðåãðóçêè ïî òîêó. Îäíàêî îíè ìîãóò ïðèìåíÿòüñÿ òàêæå ïðè èçìåðåíèÿõ òîêà äëÿ ðàñ÷åòîâ ìîùíîñòè, èëè äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ òî÷íîãî ñèãíàëà îáðàòíîé ñâÿçè â çàìêíóòûõ ñèñòåìàõ óïðàâëåíèÿ. Íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåííûå ñõåìû èçìåðåíèÿ òîêà ïðèâåäåíû íà Ðèñóíêå 2. Òîêîèçìåðèòåëüíûé ðåçèñòîð RS âêëþ÷åí ïîñëåäîâàòåëüíî ñ ëèíèåé ïèòàíèÿ, îòäàþùåé òîê â íàãðóçêó. CSA ïîäêëþ÷åí ïàðàëëåëüíî ýòîìó ðåçèñòîðó, ñîïðîòèâëåíèå êîòîðîãî î÷åíü ìàëî, è íå èñêàæàåò ðåçóëüòàòîâ èçìåðåíèé. Ñîïðîòèâëåíèå ðåçèñòîðà èçâåñòíî è èñïîëüçóåòñÿ â ðàñ÷åòàõ. CSA èçìåðÿåò ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ íà ðåçèñòîðå, íà îñíîâàíèè êîòîðîãî ìîæíî âû÷èñëèòü âåëè÷èíó ïðîòåêàþùåãî ÷åðåç íåãî òîêà.

Øèíà ïèòàíèÿ

RS

Îáðàòèòå âíèìàíèå íà Ðèñóíîê 2à: ðåçèñòîð ìîæíî âêëþ÷èòü â íèæíåå ïëå÷î ëèíèè ïèòàíèÿ ìåæäó íàãðóçêîé è çåìëåé. Àëüòåðíàòèâíûé ñïîñîá âêëþ÷åíèÿ ìåæäó øèíîé ïèòàíèÿ è íàãðóçêîé ïîêàçàí íà Ðèñóíêå 2á. Íèçêîå ñîïðîòèâëåíèå èçìåðèòåëüíîãî ðåçèñòîðà, âûñîêàÿ òî÷íîñòü êîýôôèöèåíòà óñèëåíèÿ CSA è íèçêîå íàïðÿæåíèå ñìåùåíèÿ ïîìîãàþò îáåñïå÷èòü òî÷íîå èçìåðåíèå òîêà. Êàê ïðàâèëî, âûõîä CSA ïîäêëþ÷àåòñÿ ê ÀÖÏ – âíóòðåííåìó ÀÖÏ ìèêðîêîíòðîëëåðà, èëè ê îòäåëüíîé ìèêðîñõåìå. Âûõîä ÀÖÏ 2 ñâÿçàí øèíîé I C ñ ìèêðîêîíòðîëëåðîì, ïðèíèìàþùèì ðåøåíèå îá èçìåðåííîì òîêå. Ñîïðîòèâëåíèå èçìåðèòåëüíîãî ðåçèñòîðà î÷åíü ìàëî è íå îêàçûâàåò îùóòèìîãî âëèÿíèÿ íà òîê íàãðóçêè. Êðîìå òîãî, ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ íà ýòîì ðåçèñòîðå äîëæíî áûòü çíà÷èòåëüíî íèæå, ÷åì âõîäíîå íàïðÿæåíèå ñìåùåíèÿ CSA. Ýòî ãàðàíòèðóåò õîðîøóþ òî÷íîñòü èçìåðåíèé.

+5 Â

+ –

–

+

ÌÊ GPIO

Íàãðóçêà +5 V

Ðèñóíîê 3. Äëÿ îáíàðóæåíèÿ ïåðåãðóçêè ïî òîêó èñïîëüçóåòñÿ êîìïàðàòîð, ïîðîãîâîå íàïðÿæåíèå êîòîðîãî çàäàíî ðåçèñòèâíûì äåëèòåëåì.

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

ÑÒÀÒÜÈ

39

+VDC

G1

G3

G5

3-ôàçíûé äâèãàòåëü

M G2

G4

G6

G1

G2

ØÈÌ G3 G4

Òîêîèçìåðèòåëüíûå óñèëèòåëè (CSA)

Ìóëüòèïëåêñîð G5

G6

Äðàéâåðû çàòâîðîâ

ÀÖÏ

Ìèêðîêîíòðîëëåð

Ðèñóíîê 4. Íà ýòîé ñõåìå CSA êîíòðîëèðóþò âûõîäû òðåõôàçíîãî èíâåðòîðà íà IGBT, óïðàâëÿþùåãî äâèãàòåëåì ïåðåìåííîãî òîêà.

Íàïðèìåð, íà òîêîèçìåðèòåëüíîì ðåçèñòîðå ñ ñîïðîòèâëåíèåì 0.001 Îì ïðè òîêå íàãðóçêè 20 À ïàäàåò íàïðÿæåíèå 20 ìÂ. Êàê ïðàâèëî, ýòî íàìíîãî áîëüøå, ÷åì íàïðÿæåíèå ñìåùåíèÿ CSA, êîòîðîå îáû÷íî íàõîäèòñÿ â èíòåðâàëå îò ±10 ìê äî ±150 ìêÂ. Âûõîäíîå íàïðÿæåíèå òîêîèçìåðèòåëüíîãî ðåçèñòîðà â òèïè÷íîì ñëó÷àå óñèëèâàåòñÿ CSA â 100 ðàç äî 2 Â, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò âõîäíîìó äèàïàçîíó ÀÖÏ. Åùå îäíà ïîïóëÿðíàÿ êîíôèãóðàöèÿ ñõåìû ñ CSA ïîêàçàíà íà Ðèñóíêå 3. Âûõîä CSA ïîäêëþ÷åí ê âõîäó êîìïàðàòîðà. Íà äðóãîé âõîä êîìïàðàòîðà ñ ðåçèñòèâíîãî äåëèòåëÿ ïîäàåòñÿ ôèêñèðîâàííîå íàïðÿæåíèå. Ýòî íàïðÿæåíèå îïðåäåëÿåò ïîðîã ñðàáàòûâàíèÿ çàùèòû îò ïåðåãðóçêè ïî òîêó. Êîãäà çíà÷åíèå èçìåðåííîãî òîêà ïðåâûøàåò óñòàíîâëåííûé ïîðîã, âûõîä êîìïàðàòîðà ïåðåêëþ÷àåòñÿ, ñèãíàëèçèðóÿ î íåîáõîäèìîñòè âûïîëíåíèÿ îïðåäåëåííûõ äåéñòâèé. Ýòîò ñèãíàë ïîñòóïàåò íà âõîä îáùåãî íàçíà÷åíèÿ (GPIO) ìèêðîêîíòðîëëåðà.

40

Äðóãèå ïðèëîæåíèÿ Ïîñëå òîãî êàê ðàçðàáîò÷èêè óçíàþò î íèõ, CSA íàõîäÿò ñâîé ïóòü âî ìíîæåñòâî äðóãèõ ïðèëîæåíèé. Îäíèì èç ïðèìåðîâ òàêîãî ïðèëîæåíèÿ ìîæåò ñëóæèòü ýëåêòðîííûé ïðåäîõðàíèòåëü â ýëåêòðè÷åñêèõ ñèñòåìàõ àâòîìîáèëÿ, ïðåäíàçíà÷åííûé äëÿ çàìåíû â áëîêàõ ïëàâêèõ ïðåäîõðàíèòåëåé óñòàðåâàþùèõ ñòàíäàðòíûõ óñòðîéñòâ, êîòîðûå èìåþò íèçêóþ òî÷íîñòü è áîëüøîå âðåìÿ ñðàáàòûâàíèÿ. Ïî ìåðå èíòåãðàöèè â òðàíñïîðòíûå ñðåäñòâà íîâîãî ýêçîòè÷åñêîãî ýëåêòðîííîãî îáîðóäîâàíèÿ, âñå áîëüøå óñòðîéñòâ íà÷èíàåò òðåáîâàòü áîëåå òî÷íîé è áûñòðîé çàùèòû. Ýëåêòðîííûé ïðåäîõðàíèòåëü âêëþ÷àåòñÿ ìåæäó àêêóìóëÿòîðíîé áàòàðååé è íàãðóçêîé, è ìîæåò áûòü ñêîíôèãóðèðîâàí òàê, ÷òîáû ïðîïóñêàòü òîê â ëþáîì íàïðàâëåíèè. Åùå îäíè ñëó÷àé, òðåáóþùèé êîíòðîëÿ ïåðåãðóçêè ïî òîêó è çàùèòû îò íåå – óïðàâëåíèå òðåõôàçíûìè äâèãàòåëÿìè. Ïðèìåð óïðàâëåíèÿ ìîòîðîì îò òðåõôàçíîãî èíâåðòîðà ïîêàçàí íà Ðèñóíêå 4. Âûõîäíîé òîê

ÑÒÀÒÜÈ

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

êàæäîãî èç òðåõ IGBT ïîëóìîñòîâ ìîæíî ëåãêî êîíòðîëèðîâàòü ñ ïîìîùüþ CSA. Âûõîäû CSA ìóëüòèïëåêñèðóþòñÿ íà âõîä ÀÖÏ, êîòîðûé îòïðàâëÿåò ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé â ìèêðîêîíòðîëëåð.

Ïðèìåðû ìèêðîñõåì Òèïè÷íûì ïðèìåðîì CSA ìîæåò ñëóæèòü ñåðèÿ ìèêðîñõåì INA190, âûïóñêàåìàÿ êîìïàíèåé Texas Instruments. Ýòè ìîíèòîðû òîêîâîãî øóíòà ñ âûõîäàìè ïî íàïðÿæåíèþ øèðîêî èñïîëüçóþòñÿ â öåïÿõ çàùèòû îò ïåðåãðóçîê ïî òîêó, ïðè òî÷íûõ èçìåðåíèÿõ òîêà äëÿ îïòèìèçàöèè ñèñòåì èëè â çàìêíóòûõ ñèñòåìàõ ðåãóëèðîâàíèÿ. Óñòðîéñòâà ìîãóò èçìåðÿòü íà øóíòå ñèíôàçíûå íàïðÿæåíèÿ –0.1  äî +40 Â, íåçàâèñèìî îò âåëè÷èíû íàïðÿæåíèÿ ïèòàíèÿ. Äèàïàçîí íàïðÿæåíèé ïèòàíèÿ ñîñòàâëÿåò îò 1.7  äî 5.5 Â. Ìîíèòîðû ñåðèè INA190 ïîñòàâëÿþòñÿ ñ êîýôôèöèåíòàìè óñèëåíèÿ 25, 50, 100, 200 è 500 Â/Â, îøèáêà êîòîðûõ íå ïðåâûøàåò ±0.3%. Íèçêîå íàïðÿæåíèå ñìåùåíèÿ, ìàêñèìàëüíîå

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

çíà÷åíèå êîòîðîãî ñîñòàâëÿåò ±15 ìêÂ, ïîçâîëÿåò ñíèçèòü èçìåðÿåìîå íà øóíòå íàïðÿæåíèå äî 10 ìÂ. Ýòè óñòðîéñòâà ìîãóò èñïîëüçîâàòüñÿ äëÿ êîíòðîëÿ òîêà êàê â âåðõíåì, òàê è â íèæíåì ïëå÷å íàãðóçêè. Èõ âûõîäû îáû÷íî ïîäêëþ÷àþòñÿ ê ÀÖÏ. Ìèêðîñõåìû âûïóñêàþòñÿ â êîðïóñàõ UQFN èëè SC70. Äëÿ êîíòðîëÿ ïåðåãðóçêè ïî òîêó ñ ïîìîùüþ êîìïàðàòîðà òðåáóåòñÿ îòäåëüíàÿ ìèêðîñõåìà, óâåëè÷èâàþùàÿ ñòîèìîñòü ïå÷àòíîé ïëàòû. Àëüòåðíàòèâîé ìîæåò ñëóæèòü ìèêðîñõåìà INA300 êîìïàíèè TI – óñòðîéñòâî, îáúåäèíÿþùåå CSA è êîìïàðàòîð. Äëÿ óñòàíîâêè ïîðîãà çàùèòû íåîáõîäèì ëèøü îäèí âíåøíèé ðåçèñòîð. Âûõîä INA300 ðàññ÷èòàí íà ïîäêëþ÷åíèå ê âõîäó îáùåãî íàçíà÷åíèÿ ìèêðîêîíòðîëëåðà. Ýòà ìèêðîñõåìà, íå èìåþùàÿ òî÷íîãî âûõîäà èçìåðåííîãî òîêà, çíà÷èòåëüíî ñíèæàåò ñòîèìîñòü è ðàçìåðû ïå÷àòíîé ïëàòû. ÐË

Ìàòåðèàëû ïî òåìå

ÑÒÀÒÜÈ

1. Datasheet Texas Instruments INA190 2. Datasheet Texas Instruments INA300

41

Âåðíüåðíûé ÃÑÒ êàïåëüíîãî òèïà –6

–11

íà äèàïàçîí 10 …10

À

Ìèõàèë Øóñòîâ, ã. Òîìñê Ïðèâåäåíû òåîðåòè÷åñêèå îñíîâû è ïðàêòè÷åñêèå ñõåìû ãåíåðàòîðîâ ñòàáèëüíîãî òîêà ñ âîçìîæíîñòüþ ïëàâíîãî èëè ñòóïåí÷àòîãî ðåãóëèðîâàíèÿ òîêà â íàãðóçêå îò 1 ìêÀ äî 10 ïÀ

ÃÃåíåðàòîð ñòàáèëüíîãî òîêà (ÃÑÒ) – ýëåêòðîííàÿ ñõåìà, ïðåäíàçíà÷åííàÿ äëÿ îáåñïå÷åíèÿ íåèçìåííîãî òîêà ÷åðåç íàãðóçêó âíå çàâèñèìîñòè îò åå ñîïðîòèâëåíèÿ. Äëÿ âûïîëíåíèÿ ýòîãî óñëîâèÿ ïîñëåäîâàòåëüíî ñ ñîïðîòèâëåíèåì íàãðóçêè RÍ âêëþ÷àþò ñîïðîòèâëåíèå RÃÑÒ, Ðèñóíîê 1, ãäå RÃÑÒ >> RÍ. Ïðè âûïîëíåíèè ýòîãî óñëîâèÿ òîê ÷åðåç íàãðóçêó ìîæíî îïðåäåëèòü èç âûðàæåíèÿ

IÃÑÒ =

E RÃÑÒ + RÍ

èëè

IÃÑÒ »

E , RÃÑÒ

 êà÷åñòâå ÃÑÒ èñïîëüçóþò êàê âûñîêîîìíûå ðåçèñòîðû, òàê è ñõåìû áîëåå ñëîæíîãî ïîñòðîåíèÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì ïîëóïðîâîäíèêîâûõ (òðàíçèñòîðû, ìèêðîñõåìû) è èíûõ ýëåìåíòîâ [1, 2]. Îáùèì íåäîñòàòêîì ðàíåå èçâåñòíûõ ÃÑÒ ÿâëÿåòñÿ ñëîæíîñòü ðåãóëèðîâêè ñòàáèëèçèðîâàííîãî òîêà ÷åðåç íàãðóçêó, à òàêæå îáåñïå÷åíèÿ óëüòðàìàëûõ òîêîâ ÷åðåç íåå. Ïðåäñòàâëåííûå íèæå ÃÑÒ ñîäåðæàò äâà íîâûõ òåõíè÷åñêèõ ðåøåíèÿ, ñïîñîáíûõ ðåøèòü ýòó ïðîáëåìó. Ïåðâîå – èñïîëüçîâàíèå «êàïåëüíîãî» ìåõàíèçìà ôîðìèðîâàíèÿ òîêà ÃÑÒ; âòîðîå – âîçìîæíîñòü âåðíüåðíîãî ðàñøèðåíèÿ äèàïàçîíà ðåãóëèðîâàíèÿ òîêà íà 1–2 ïîðÿäêà. Íà Ðèñóíêå 2 ïðîèëëþñòðèðîâàí ïðèíöèï ðàáîòû ÃÑÒ êàïåëüíîãî òèïà.  ðàçðûâ öåïè

ãäå E – íàïðÿæåíèå èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ (âíóòðåííèì ñîïðîòèâëåíèåì èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ ïðåíåáðåãàåì).

E UÓÏÐ t

RÃÑÒ E UÓÏÐ RÃÑÒ RÃÑÒ >> RÍ E IÃÑÒ = RÃÑÒ +RÍ

F1

I=

SA1 IÃÑÒ = IÍ

t × IÃÑÒ T

D=

t T

I = D × IÃÑÒ

RÍ

C1

Ðèñóíîê 1. Êëàññè÷åñêàÿ ñõåìà ïðîñòåéøåãî ãåíåðàòîðà ñòàáèëüíîãî òîêà.

42

T

S1

RÍ

Ðèñóíîê 2. Ïðèíöèï ðàáîòû ÃÑÒ êàïåëüíîãî òèïà.

ÑÕÅÌÛ

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

RÃÑÒ, RÍ âêëþ÷åí êëþ÷åâîé ýëåìåíò S1, óïðàâëÿåìûé îò ãåíåðàòîðà ïðÿìîóãîëüíûõ èìïóëüñîâ ñ ïëàâíî èëè äèñêðåòíî ðåãóëèðóåìûì êîýôôèöèåíòîì çàïîëíåíèÿ D (Duty cycle):

D=

t , T

ãäå t – äëèòåëüíîñòü; T – ïåðèîä èìïóëüñà.  èòîãå òîê ÷åðåç ñîïðîòèâëåíèå íàãðóçêè ðàâåí

I=

t × IÃÑÒ = D × IÃÑÒ .

T

 ñëó÷àå, åñëè êîýôôèöèåíò çàïîëíåíèÿ ðåãóëèðóåòñÿ äèñêðåòíî ñ øàãîì 1%, òîê íàãðóçêè ìîæíî ñòóïåí÷àòî ìåíÿòü â ïðåäåëàõ äâóõ ïîðÿäêîâ îò 0.01 äî 1.00 îò IÃÑÒ. Êîíäåíñàòîð Ñ1 ïðåäíàçíà÷åí äëÿ ñãëàæèâàíèÿ ïóëüñàöèé òîêà â íàãðóçêå, ïðè÷åì ñàìó íàãðóçêó âî èçáåæàíèå áðîñêà ðàçðÿäíîãî òîêà ÷åðåç íåå ïðåäïî÷òèòåëüíåå âêëþ÷àòü, èñïîëüçóÿ êíîïêó (ïåðåêëþ÷àòåëü) SA1. Íà Ðèñóíêå 3 ïîêàçàíà âîçìîæíîñòü áîëåå òîíêîãî ðåãóëèðîâàíèÿ òîêà ÃÑÒ êàïåëüíîãî òèïà çà ñ÷åò èñïîëüçîâàíèÿ ýëåêòðîííîãî àíàëîãà âåðíüåðà. Íàïîìíèì, âåðíüåðîì íàçûâàþò ìåõàíè÷åñêîå èëè ýëåêòðîííîå óñòðîéñòâî, ïðåäíàçíà÷åííîå äëÿ ïëàâíîãî èëè ñòóïåí÷àòîãî ðàñøèðåíèÿ äèàïàçîíà ðåãóE

ëèðîâàíèÿ èëè èçìåðåíèÿ ïðåöèçèîííûõ êîíòðîëüíî-èçìåðèòåëüíûõ è èíûõ óñòðîéñòâ. Äëÿ ðåàëèçàöèè âåðíüåðíîé ðàñòÿæêè äèàïàçîíà ðåãóëèðîâàíèÿ òîêà ÃÑÒ â ñõåìó ââîäÿò âòîðîé êîììóòàòîð S2, âêëþ÷åííûé ïîñëåäîâàòåëüíî ñ ïåðâûì S1, Ðèñóíîê 3. ×àñòîòû óïðàâëÿþùèõ ñèãíàëîâ êîììóòàòîðîâ äîëæíû ðàçëè÷àòüñÿ â 10(100) ðàç, ÷òî îáåñïå÷èò ðàñòÿæêó äèàïàçîíà ðåãóëèðîâàíèÿ íà 1(2) ïîðÿäêà. Íà âûõîäàõ êîììóòàòîðîâ áåç èñïîëüçîâàíèÿ ñãëàæèâàþùåãî êîíäåíñàòîðà Ñ1 áóäóò íàáëþäàòüñÿ ïàêåòû èìïóëüñîâ, ðåãóëèðóåìûå ïî øèðèíå êàê ñàìèõ ïàêåòîâ, òàê è âëîæåííûõ âíóòðè ïàêåòîâ èìïóëüñîâ âûñîêîé ÷àñòîòû. Ïðè óñëîâèè, ÷òî êîýôôèöèåíòû çàïîëíåíèÿ óïðàâëÿþùèõ èìïóëüñîâ D1 è D2 êîììóòàòîðîâ S1 è S2 ðåãóëèðóþòñÿ, ñîîòâåòñòâåííî, â ðàâíûõ ïðåäåëàõ îò 0.01 äî 1.00, òîê ÷åðåç ñîïðîòèâëåíèå íàãðóçêè ìîæíî îïðåäåëèòü êàê I = D1·D2·IÃÑÒ = 0.0001…1.00·IÃÑÒ. Ïðàêòè÷åñêàÿ ñõåìà ïðîñòåéøåãî âàðèàíòà ÃÑÒ êàïåëüíîãî òèïà èçîáðàæåíà íà Ðèñóíêå 4.  êà÷åñòâå ãåíåðàòîðà óïðàâëÿþùèõ ñèãíàëîâ ñ ïëàâíî èçìåíÿåìûì êîýôôèöèåíòîì çàïîëíåíèÿ îò 0 äî 100% ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàí, íàïðèìåð, ãåíåðàòîð [3], ïèòàåìûé íàïðÿæåíèåì 15 Â. Íà Ðèñóíêå 5 ïðèâåäåíà ïðàêòè÷åñêàÿ ñõåìà âåðíüåðíîãî ÃÑÒ êàïåëüíîãî òèïà íà –6 –11 äèàïàçîí òîêîâ íàãðóçêè 10 …10 À.  ýòîì ÃÑÒ èñïîëüçîâàíà åùå îäíà íîâàöèÿ: ðàçâåòâèòåëü òîêîâ, â êîòîðîì 90% òîêà ïðîòåêàåò ïî îäíîé èç âåòâåé ðàçâåòâèòåëÿ, à 10% – ïî öåïè íàãðóçêè. Ñîïðîòèâëåíèå íàãðóçêè â ýòîì ñëó÷àå íå äîëæíî ïðåâûøàòü çíà÷åíèÿ 0.01(R2+R3) èëè 6…7 êÎì. Äëÿ ÃÑÒ (Ðèñó+15 Â

RÃÑÒ F1 = 10(100)F2 UÓÏÐ S1

F1 S1 × S2

F1 S2

D1 F2

S1+S2

F2

R1 15Ì 1

D2

UÓÏÐ, 15 Â

D1·D2

F1=100 êÃö D1=0.01…1.00 2

=

UÓÏÐ

14

C2 220í

13

DA1 7

DA1 CD4066 SA1

SA1 I = D1× D2 × IÃÑÒ C1

C1 220í

RÍ

Ðèñóíîê 3. Ïðèíöèï ðàáîòû äâóõñòóïåí÷àòîãî âåðíüåðíîãî ÃÑÒ êàïåëüíîãî òèïà.

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

RÍ

Ðèñóíîê 4. ÃÑÒ êàïåëüíîãî òèïà, îáåñïå÷èâàþùèé ðåãóëèðóåìûé òîê â öåïè íàãðóçêè îò 1 ìêÀ äî 10 íÀ.

ÑÕÅÌÛ

43

íîê 4 è Ðèñóíîê 5, SA1 â ïîëîæåíèè ×1.0) ñîïðîòèâëåíèå íàãðóçêè íå äîëæíî ïðåâûøàòü 150 êÎì, èëè íå áîëåå 1% îò íîìèíàëà ñîïðîòèâëåíèÿ R1. Ïîñêîëüêó ïåðåõîäíûå ïðîöåññû êîììóòàöèè è èíåðöèîííîñòü ïåðåêëþ÷åíèÿ êëþ÷åé êîììóòàòîðîâ ìîãóò âíîñèòü èñêàæåíèÿ â ðàáîòó ÃÑÒ, ñëèøêîì âûñîêèå ÷àñòîòû ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ÃÑÒ âûáèðàòü íå ñëåäóåò. Îòìåòèì, ÷òî â âåðíüåðíîì ÃÑÒ êàïåëüíîãî òèïà ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû äîïîëíèòåëüíûå ñòóïåíè äåëåíèÿ òîêà íà «êàïëè» è èõ ñåðèè, à òàêæå ìíîãîâåòâåííûå ðàçâåòâèòåëè òîêîâ.  êà÷åñòâå RÃÑÒ ìîæíî èñïîëüçîâàòü íå òîëüêî âûñîêîîìíûå ðåçèñòîðû, â òîì ÷èñëå áîëåå âûñîêèõ íîìèíàëîâ, íî è èíûå äâóõïîëþñíèêè – ãåíåðàòîðû òîêà. ÐË

+15 Â 14

C1 220í

R1 15Ì

DA1 7

1 UÓÏÐ, 15 Â

13

F1=1 ÌÃö D1=0.01…1.00 2 4 UÓÏÐ, 15 Â 5

DA1.1 CD4066

DA1.2

F2=10 êÃö D2=0.01…1.00 3 C2 220í

R2 620ê

R4 62ê

R3 50ê

R5 10ê

Ëèòåðàòóðà ×0.1

×1.0

SA1.1

1. Ìèðîíîâ À. Íèçêîâîëüòíûå ãåíåðàòîðû ñòàáèëüíîãî òîêà // Â ïîìîùü ðàäèîëþáèòåëþ: Ñá., Âûï. 92 / Ñîñò. Á.Ã. Óñïåíñêèé. – Ì.: ÄÎÑÀÀÔ, 1986. – Ñ. 42–47.

2. Øóñòîâ Ì.À. Îñíîâû ñèëîâîé ýëåêòðîíèêè. – ÑÏá.: Íàóêà è Òåõíèêà, 2017. – 336 ñ.

3. Øóñòîâ Ì.À. Ãåíåðàòîð èìïóëüñîâ ñ íåçàâèñèìîé ðåãóëèðîâêîé ÷àñòîòû è ñêâàæíîñòè // ÐàäèîËîöìàí. – 2018. – ¹ 5. – Ñ. 52–53.

SA1.2

RÍ

Ðèñóíîê 5. Âåðíüåðíûé ÃÑÒ êàïåëüíîãî òèïà, îáåñïå÷èâàþùåãî ðåãóëèðóåìûé òîê â öåïè íàãðóçêè îò 1 ìêÀ äî 100 ïÀ ñ âîçìîæíîñòüþ ñòóïåí÷àòîãî ïîíèæåíèÿ òîêà â íàãðóçêå íà ïîðÿäîê.

44

Ìàòåðèàëû ïî òåìå

ÑÕÅÌÛ

1. Datasheet Texas Instruments CD4066B

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

Ïîâûøàåì íàïðÿæåíèå ñ ïîìîùüþ àóäèîóñèëèòåëÿ Wayne Rewinkel EDN

Ñ

Ñõåìà çàðÿäîâîãî íàñîñà ëåãêî ïîâûøàåò íàïðÿæåíèå 3.3  äî 5  ïðè òîêå 500 ìÀ (Ðèñóíêè 1 è 2). Òåõíè÷åñêè ðåàëèçóåìîé è ïðàêòè÷íîé ýòó ñõåìó äåëàåò àóäèî óñèëèòåëü ìîùíîñòè LM4871LD áëàãîäàðÿ ñâîåìó íèçêîìó âûõîäíîìó ñîïðîòèâëåíèþ, äåøåâèçíå, êîìïàêòíûì ðàçìåðàì è ñïîñîáíîñòè ðàññåèâàòü áîëüøóþ ìîùíîñòü. Âûõîäíîå ñîïðîòèâëåíèå èìååò ñðåäíåå çíà÷åíèå 0.6 Îì:

0.5 Îì îòíîñèòåëüíî çåìëè, è 0.7 Îì îòíîñèòåëüíî VIN. Ïîñêîëüêó ìèêðîñõåìà èçãîòîâëåíà ïî òåõíîëîãèè ÊÌÎÏ, íàïðÿæåíèå íà êàæäîì âûõîäå ìîæåò èçìåíÿòüñÿ îò íèæíåé äî âåðõíåé øèíû ïèòàíèÿ, çà âû÷åòîì íåáîëüøîãî ïàäåíèÿ íà ñîïðîòèâëåíèÿõ âûõîäíûõ òðàíçèñòîðîâ. Áåçâûâîäíîé êîðïóñ ìåíüøå, ÷åì SO-8, íî ïðèïàÿííûé òåïëîîòâîäÿùåé ïëîùàäêîé íà ïëàòó ñ îäíèì êâàäðàòíûì äþéD1

VIN 3.3 Â

6 VIN

D3 +

8 A2OUT 5 A1OUT

LM4871LD RS 0.6W A1+ 3 A1– BP SD

GND

1

7

RT 10k

2

C2 150 µF + 16V

RH1 300k D2

4 CT 4.7 nF

C1 150 µF 16V

D4

RH2 33k + CBP 1 µF

CIN 150 µF 16V

COUT 150 µF 16V

+

ÏÐÈÌÅ×ÀÍÈß: 1. D1 È D2: MBRS120T3.

2. C1 È C2: ESR ÌÅÍÜØÅ 11 Îì.

Ðèñóíîê 1. Èñïîëüçóÿ êðîøå÷íûé àóäèîóñèëèòåëü, ìîæíî ñäåëàòü ïðåîáðàçîâàòåëü, ïîâûøàþùèé 3.3  äî 5  ïðè äîñòàòî÷íî áîëüøîì âûõîäíîì òîêå.

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

ÑÕÅÌÛ

45

VIN

D1

D3

D2

D4

VOUT

3.3 Â

CIN

C1 RT

CT

40k

C2

A2OUT

A1OUT 40k

A1– A1+ IC1

BP

RH1

COUT

IC2 + 100k

CBP

VIN 100k

RH2

Ðèñóíîê 2. Ýòà ýêâèâàëåíòíàÿ ñõåìà ïîêàçûâàåò âíóòðåííåå óñòðîéñòâî àóäèîóñèëèòåëÿ LM4871LD.

3.3 Â

ÑÕÅÌÀ ÓÄÂÎÈÒÅËß

ìîì ìåäè òîëùèíîé 35 ìêì, îí îáåñïå÷èâàåò òåïëîâîå ñîïðîòèâëåíèå 56 °C/Âò. Ýòà âûñîêàÿ òåïëîïðîâîäíîñòü â ñîâîêóïíîñòè ñ íèçêèì âûõîäíûì ñîïðîòèâëåíèåì ïîçâîëÿåò êàæäîìó èç äâóõ âûõîäîâ LM4871 íåïðåðûâíî ïðîïóñêàòü òîê îêîëî 1 À â ïîëíîì äèàïàçîíå ðàáî÷èõ òåìïåðàòóð äî 85 °C. Âíóòðåííÿÿ ñõåìà îòêëþ÷åíèÿ ïðè ïåðåãðåâå çàùèùàåò óñòðîéñòâî îò ïåðåãðóçîê, à âõîä âûêëþ÷åíèÿ ïîçâîëÿåò ñíèæàòü ïîòðåáëÿåìûé óñòðîéñòâîì òîê äî çíà÷åíèÿ ìåíåå 1 ìêÀ. Ïîëíàÿ ñõåìà ïðåîáðàçîâàòåëÿ, âêëþ÷àÿ ýêâèâàëåíòíûå âíóòðåííèå êîìïîíåíòû, ïîêàçàíà íà Ðèñóíêå 2. Óñèëèòåëü IC1 ñêîíôèãóðèðîâàí RC-ãåíåðàòîðîì, íàïîìèíàþùèì ñõåìó íà òàéìåðå 555. Êîíäåíñàòîð CT çàðÿæàåòñÿ ÷åðåç ðåçèñòîð RT äî íàïðÿæåíèÿ, óñòàíîâëåííîãî ðåçèñòèâíûì äåëèòåëåì RH1, RH2, çàñòàâëÿÿ óñèëèòåëü ïåðåêëþ÷àòüñÿ èç

SD

2

VIN

VOUT

3

1 4R T CT = 4 ìêñ + , f æ RH1 + RH2 ö çç ÷÷ è R H2 ø

VOUT 5 Â, 0.5 À

f = 44 … 53 êÃö. Âûõîäíîå íàïðÿæåíèå íà êîíäåíñàòîðå COUT ìîæíî ðàññ÷èòàòü ñ ïîìîùüþ ñëåäóþùåé ôîðìóëû:

COUT >150 µF

I ö æ VOUT = 2 ç VIN - VD - IOUTRS - IOUT × ESR - OUT ÷ = Cf ø è = 2(2.3 - 0.35 - 0.3 - 0.05 - 0.062) = 5.08 Â,

LP3961EMPX 1

SD ERR GND 4 5

Ðèñóíîê 3. Äîáàâèâ ëèíåéíûé ðåãóëÿòîð, ìîæíî óëó÷øèòü êà÷åñòâî ñòàáèëèçàöèè ñõåìû, èçîáðàæåííîé íà Ðèñóíêå 1.

46

îäíîãî ñîñòîÿíèÿ â äðóãîå ïîä âëèÿíèåì ïîëîæèòåëüíîé îáðàòíîé ñâÿçè, îáðàçîâàííîé ðåçèñòîðàìè RH. Îñòàâøèåñÿ âíóòðåííèå ýëåìåíòû îáðàòíîé ñâÿçè è ðåçèñòîðû ñìåùåíèÿ, ïîäêëþ÷åííûå ê IC2, ïðåâðàùàþò åãî â ïðîñòîé èíâåðòîð, ñìåùåííûé ê ñåðåäèíå ïèòàíèÿ.  ðåçóëüòàòå íà âûõîäàõ óñèëèòåëÿ ôîðìèðóþòñÿ èçìåíÿþùèåñÿ îò øèíû äî øèíû ïðîòèâîôàçíûå ñèãíàëû ñ êîýôôèöèåíòîì çàïîëíåíèÿ 50% è ÷àñòîòîé, ïðèìåðíîå çíà÷åíèå êîòîðîé ìîæíî ðàññ÷èòàòü, âîñïîëüçîâàâøèñü ñëåäóþùåé ôîðìóëîé:

ãäå IOUT – ñðåäíèé âûõîäíîé òîê; VD – ïàäåíèå íàïðÿæåíèå íà äèîäå ïðè òîêå IOUT; RS – ñîïðîòèâëåíèå èñòî÷íèêà IC1 è IC2;

ÑÕÅÌÛ

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

ESR – ESR êîíäåíñàòîðîâ C1 è C2; C – åìêîñòü êîíäåíñàòîðîâ C1 = C2. Åùå îäíà ôîðìóëà ïîçâîëÿåò ïðèáëèçèòåëüíî îöåíèòü ýôôåêòèâíîå âûõîäíîå ñîïðîòèâëåíèå ïîä íàãðóçêîé:

1ö æ R OUT = 2 ç R S + RD + ESR + ÷= Cf ø è = 2(0.6 + 0.15 + 0.11 + 0.07 ) = 1.9 Îì , ãäå RD – ñîïðîòèâëåíèå äèîäà ïðè òîêå IOUT. Ïðè èñïîëüçîâàíèè êîìïîíåíòîâ ñ íîìèíàëàìè, óêàçàííûìè íà Ðèñóíêå 1, ñõåìà ìîæåò ïðåîáðàçîâàòü 3.3  â íàïðÿæåíèå 5  ïðè òîêå íàãðóçêè 0.5 À ñ ÊÏÄ 78%. Åñëè ïîòðåáóåòñÿ îáåñïå÷èòü áîëåå êà÷åñòâåííóþ ñòàáè-

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

ëèçàöèþ, ìîæíî, ïîæåðòâîâàâ íåáîëüøîé ÷àñòüþ âûõîäíîãî òîêà, äîáàâèòü â ñõåìó LDO ðåãóëÿòîð íàïðÿæåíèÿ, òàêîé íàïðèìåð, êàê LP3961. Ïðè òîêå íàãðóçêè 500 ìÀ äîïîëíèòåëüíîå ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ íà íåì ñîñòàâèò âñåãî 150 ìÂ. Åãî äîáàâëåíèå íàìíîãî ïîâûñèò êîýôôèöèåíò ñòàáèëèçàöèè ïî âõîäíîìó íàïðÿæåíèþ è íàãðóçêå â äèàïàçîíå âûõîäíûõ òîêîâ îò 0 äî 500 ìÀ (Ðèñóíîê 3). Èñïîëüçóÿ ñõåìû íà Ðèñóíêàõ 1 è 3, ìîæíî òàêæå íàïðÿæåíèå 2.5  ïîâûøàòü äî 3.3  ïðè âûõîäíîì òîêå 500 ìÀ. ÐË

Ìàòåðèàëû ïî òåìå

ÑÕÅÌÛ

1. Datasheet Texas Instruments LM4871 2. Datasheet Texas Instruments LP3961 3. Datasheet ON Semiconductor MBRS120T3

47

Ïðåîáðàçîâàòåëè èíòåðôåéñîâ USB-SPI ñ ãàëüâàíè÷åñêîé ðàçâÿçêîé íà áàçå íîâîãî 51-ñîâìåñòèìîãî ìèêðîêîíòðîëëåðà EFM8UB30 ×àñòü 1 Àëåêñåé Êóçüìèíîâ, Ìîñêâà

 ñòàòüå ïðèâîäÿòñÿ àïïàðàòíûå ñðåäñòâà (ïðèíöèïèàëüíûå ñõåìû, ðàçâîäêà ïëàò, ôîòîãðàôèè) è ïðîãðàììíîå îáåñïå÷åíèå (èñõîäíûå òåêñòû ïðîãðàìì íà ÿçûêå C-51 äëÿ ìèêðîêîíòðîëëåðîâ, íà ÿçûêå Clarion – äëÿ êîìïüþòåðà è èõ îòòðàíñëèðîâàííûå âàðèàíòû) èçîëèðîâàííûõ ïðåîáðàçîâàòåëåé USB-SPI íà îñíîâå íîâåéøåãî (2017 ã.) 51ñîâìåñòèìîãî ìèêðîêîíòðîëëåðà EFM8UB30F40G è öèôðîâûõ èçîëÿòîðîâ Si8663BC (äëÿ èíòåðôåéñà SPI) è ADuM3160/4160 (äëÿ èíòåðôåéñà USB).  êà÷åñòâå ïðèìåðà ðàáîòû ïðåîáðàçîâàòåëåé USB-SPI ïðèâåäåíî óñòðîéñòâî ñîïðÿæåíèÿ ìèêðîêîíòðîëëåðà EFM8LB12 (2016 ã.) ñ êîìïüþòåðîì ïî èíòåðôåéñó USB è ïðîäåìîíñòðèðîâàíû ðåçóëüòàòû èñïûòàíèé åãî îáìåíà èíôîðìàöèåé ñ êîìïüþòåðîì.

Ââåäåíèå  êîìïüþòåðíûõ ñèñòåìàõ ñáîðà è îáðàáîòêè äàííûõ, â êîòîðûõ ìèêðîêîíòðîëëåð ñîáèðàåò àíàëîãîâóþ è öèôðîâóþ èíôîðìàöèþ, áåç îáðàáîòêè ïåðåäàåò åå ïî êàêîìóëèáî èíòåðôåéñó â êîìïüþòåð, ãäå ïðîèçâîäèòñÿ îêîí÷àòåëüíàÿ åå îáðàáîòêà è âûâîä ðåçóëüòàòîâ íà ýêðàí ìîíèòîðà è ïðèíòåð, êàê ïîêàçàíî â ðàáîòå àâòîðà [2], íàèáîëåå ðàöèîíàëüíûì ÿâëÿåòñÿ èñïîëüçîâàíèå äîñòàòî÷íî ïðîñòûõ 8-ðàçðÿäíûõ âûñîêîñêîðîñòíûõ ìèêðîêîíòðîëëåðîâ, îáëàäàþùèõ øèðîêèì íàáîðîì ïåðèôåðèéíûõ óñòðîéñòâ. Ïðèìåíåíèå äëÿ ýòèõ öåëåé 32-ðàçðÿäíûõ ìèêðîêîíòðîëëåðîâ ÿâëÿåòñÿ áåñïåðñïåêòèâíûì, à ïîòîìó áåññìûñëåííûì, ïîñêîëüêó, âîïåðâûõ, äàæå ñàìûé ñîâåðøåííûé 32ðàçðÿäíûé ìèêðîêîíòðîëëåð ïî ñðàâíåíèþ ñ êîìïüþòåðîì ïðîèãðûâàåò ïîñëåäíåìó ïî ñêîðîñòè îáðàáîòêè èíôîðìàöèè, à, âî-

48

âòîðûõ, òîëüêî ó êîìïüþòåðà èìåþòñÿ ìîíèòîð è ïðèíòåð, à òàêæå áîëåå ñîâåðøåííàÿ ÎÑ, êîòîðàÿ íå èäåò íè â êàêîå ñðàâíåíèå ñ ÎÑ äëÿ 32-ðàçðÿäíûõ ìèêðîêîíòðîëëåðîâ. Îñíîâíûì èíòåðôåéñîì êîìïüþòåðà äëÿ ñâÿçè ñ ïåðèôåðèéíûìè óñòðîéñòâàìè ÿâëÿåòñÿ èíòåðôåéñ USB.  8-ðàçðÿäíûõ ìèêðîêîíòðîëëåðàõ, îáëàäàþùèõ áîãàòûì íàáîðîì ïåðèôåðèéíûõ óñòðîéñòâ, èíòåðôåéñ USB, êàê ïðàâèëî, îòñóòñòâóåò.  òàêèõ ìèêðîêîíòðîëëåðàõ îñíîâíûì è íàèáîëåå ñêîðîñòíûì èíòåðôåéñîì ÿâëÿåòñÿ èíòåðôåéñ SPI, îòñóòñòâóþùèé â êîìïüþòåðå. Çàäà÷à ïðåîáðàçîâàíèÿ èíòåðôåéñà USB â èíòåðôåéñ SPI äëÿ ñâÿçè ïîäîáíûõ ìèêðîêîíòðîëëåðîâ ñ êîìïüþòåðîì ìîæåò áûòü ðåøåíà ðàçëè÷íûìè ñïîñîáàìè, îäíàêî, êàê ïîêàçàíî â ðàáîòå àâòîðà [1], íàèáîëåå ïåðñïåêòèâíûì äëÿ ýòèõ öåëåé ÿâëÿåòñÿ èñïîëüçîâàíèå ñàìûõ ïðîñòûõ ìèêðîêîíòðîëëåðîâ,

ÑÕÅÌÛ

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

îñíàùåííûõ è èíòåðôåéñîì USB, è èíòåðôåéñîì SPI. Íàèáîëåå ïðîñòûì, íåäîðîãèì è äîñòàòî÷íî ñêîðîñòíûì ìèêðîêîíòðîëëåðîì ÿâëÿåòñÿ ìèêðîêîíòðîëëåð EFM8UB10 (äàëåå UB10), âûïóñêàåìûé â ñâåðõìèíèàòþðíîì êîðïóñå QFN20 ðàçìåðîì 3 × 3 ìì. Ýòîò, îòíîñèòåëüíî íîâûé (2015 ã. âûïóñêà) ìèêðîêîíòðîëëåð, îñíàùåííûé èíòåðôåéñàìè USB è SPI, âûïóñêàåòñÿ êîìïàíèåé Silicon Laboratories, êîòîðàÿ áåñïëàòíî ïîñòàâëÿåò ïðîãðàììíûå ñðåäñòâà ïîä îáùèì íàçâàíèåì USBXpress, ïîçâîëÿþùèå äîñòàòî÷íî ïðîñòî, íå âäàâàÿñü â ñïåöèôèêàöèþ USB, ïðîãðàììèðîâàòü îáìåí ïî ýòîìó èíòåðôåéñó êàê ñî ñòîðîíû êîìïüþòåðà, òàê è ñî ñòîðîíû ìèêðîêîíòðîëëåðà.  ðàáîòàõ àâòîðà [1] è áîëåå ïîäðîáíî â [2] îïèñûâàþòñÿ ïðåîáðàçîâàòåëè èíòåðôåéñîâ USB-SPI íà áàçå ìèêðîêîíòðîëëåðîâ UB10.  2017 ã. êîìïàíèåé Silicon Laboratories âûïóùåíà íîâåéøàÿ ìèêðîñõåìà EFM8UB30 (äàëåå UB30), êîòîðàÿ ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ âìåñòî UB10 â ïðåîáðàçîâàòåëÿõ èíòåðôåéñà USB-SPI. UB30 (êàê è UB10) òàêæå âûïóñêàåòñÿ â êîðïóñå QFN20 ðàçìåðîì 3 × 3 ìì. Ïî ñðàâíåíèþ ñ UB10 â UB30 óâåëè÷åíà ïðîãðàììíàÿ ïàìÿòü äî 40 êÁ (ïðîòèâ 16 êÁ â UB10), óâåëè÷åí îáúåì ÎÇÓ – XRAM äî 3328 áàéò (ïðîòèâ 2304 áàéò â UB10), äîáàâëåí åùå îäèí òàéìåð Ò5, îòñóòñòâóþùèé â UB10, èñêëþ÷åí UART0, ïðèñóòñòâóþùèé â UB10 (UART1 ïðèñóòñòâóåò è â UB10, è â UB30), äîáàâëåíû 4 áëîêà ëîãèêè CLU, îòñóòñòâóþùèå â UB10. Ïî âûâîäàì êîðïóñà QFN20 UB30 ïîëíîñòüþ ñîâìåñòèìà ñ UB10. Ïîñêîëüêó íàçâàíèÿ íåêîòîðûõ ðåãèñòðîâ è íàçâàíèå áèáëèîòåêè îáðàùåíèÿ ê ôóíêöèÿì USB ó UB30 èíûå, ÷åì ó UB10, äëÿ UB30 äîëæíà áûòü íàïèñàíà ñâîÿ ïðîãðàììà, èëè, äðóãèìè ñëîâàìè, ïðîãðàììà, ïðåäíàçíà÷åííàÿ äëÿ UB10, íà UB30 ðàáîòàòü íå áóäåò. Äëÿ íàïèñàíèÿ ïðîãðàìì, èõ îòëàäêè è, ÷òî îñîáåííî âàæíî, äëÿ ïîëóàâòîìàòè÷åñêîãî êîíôèãóðèðîâàíèÿ ìèêðîêîíòðîëëåðà êîìïàíèåé Silicon Laboratories áåñïëàòíî ïîñòàâëÿåòñÿ ñðåäà ïðîãðàììèðîâàíèÿ ïîä îáùèì íàçâàíèåì Simplicity Studio. Äëÿ ìèêðîêîíòðîëëåðà UB10 èñïîëüçóåòñÿ Simplicity Studio v3, ðàáîòàþùàÿ â ÎÑ WindowsXP, à äëÿ UB30 – íîâàÿ Simplicity Studio v4, êîòîðàÿ â ÎÑ WindowsXP â íåêîòîðûõ ðåæèìàõ ðàáîòàåò íå ñîâñåì àäåêâàòíî. Îíà õîðîøî ðàáîòàåò òîëüêî â ÎÑ Windows7 â 32-ðàçðÿäíîì ðåæèìå (è â áîëåå ïîçäíèõ ÎÑ Windows), ÷òî íåñêîëüêî îñëîæíÿåò çàäà÷ó, åñëè äëÿ ïðî-

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

ãðàììèðîâàíèÿ ìèêðîêîíòðîëëåðà (è êîìïüþòåðà) èñïîëüçóåòñÿ ÎÑ WindowsXP (îäíàêî ýòè ñëîæíîñòè, êàê áóäåò ïîêàçàíî äàëåå, âïîëíå ðàçðåøèìû). Åñëè ìèêðîêîíòðîëëåð, ñîáèðàþùèé àíàëîãîâóþ è öèôðîâóþ èíôîðìàöèþ, èñïîëüçóåò âûñîêîòî÷íûé ÀÖÏ (âñòðîåííûé, ëèáî âíåøíèé), òî ïðåîáðàçîâàòåëü USB-SPI äîëæåí áûòü ãàëüâàíè÷åñêè èçîëèðîâàí îò êîìïüþòåðà äëÿ èñêëþ÷åíèÿ ðàçëè÷íîãî ðîäà øóìîâ, ïðîíèêàþùèõ èç êîìïüþòåðà â òðàêò ÀÖÏ. Òàêàÿ èçîëÿöèÿ ìîæåò áûòü îñóùåñòâëåíà ëèáî èçîëèðîâàíèåì èíòåðôåéñà USB (íàïðèìåð, ñ ïîìîùüþ öèôðîâûõ èçîëÿòîðîâ ADuM3160/4160 ïðîèçâîäñòâà êîìïàíèè Analog Devices ), ëèáî èçîëèðîâàíèåì èíòåðôåéñà SPI (íàïðèìåð, ñ ïîìîùüþ âûñîêîñêîðîñòíûõ èçîëÿòîðîâ Si8662/63 êîìïàíèè Silicon Laboratories).  ðàáîòàõ àâòîðà [1] è [2] â èçîëèðîâàííûõ ïðåîáðàçîâàòåëÿõ èíòåðôåéñîâ USB-SPI èñïîëüçîâàëèñü èçîëÿòîðû ADuM3160 è Si8662 (4 ïåðåäàò÷èêà, îäèí èç êîòîðûõ íå èñïîëüçîâàëñÿ, è 2 ïðèåìíèêà). Îäíàêî, êàê ïîêàçàëà ïðàêòèêà èñïîëüçîâàíèÿ ýòèõ ïðåîáðàçîâàòåëåé, ïðè ìàëûõ ðàçìåðàõ ïåðåäàâàåìûõ è ïðèíèìàåìûõ ïàêåòîâ èíôîðìàöèè (äî 32 áàéò) ñêîðîñòè îáìåíà ïî èíòåðôåéñó USB ñóùåñòâåííî ñíèæàþòñÿ (äî 0.3 ÌÁîä, ÷òî óæå âñåãî â 2.5 ðàçà âûøå ñêîðîñòè îáìåíà ïî èíòåðôåéñó RS232 – 0.115 ÌÁîä), òîãäà êàê ñêîðîñòè îáìåíà ïî èíòåðôåéñó SPI (äî 12 ÌÁîä è âûøå) îò ðàçìåðîâ ïàêåòîâ àáñîëþòíî íå çàâèñÿò. Ýòîò ðàçáàëàíñ ñêîðîñòåé ïðèâîäèò ê òîìó, ÷òî â ìèêðîêîíòðîëëåðå îïûòíûì ïóòåì ïðèõîäèòñÿ ïîäáèðàòü íåêîòîðóþ âðåìåííýþ çàäåðæêó â çàâèñèìîñòè îò ðàçìåðà ïàêåòà, èíà÷å îáìåí ïðîèñõîäèò ñî ñáîÿìè. Íàïðèìåð, åñëè èç ìèêðîêîíòðîëëåðà â ïðåîáðàçîâàòåëü USB-SPI ïðåäàþòñÿ ïî èíòåðôåéñó SPI 10 ïàêåòîâ ïî 32 áàéòà (íà ñêîðîñòè SPI 9 ÌÁîä), a ïðåîáðàçîâàòåëü íå óñïåâàåò ïåðåäàòü òàêîé ïàêåò ïî USB (íà ñêîðîñòè 0.3 ÌÁîä), òî îáìåí ìîæåò ñîðâàòüñÿ. Äëÿ èñêëþ÷åíèÿ ýòîãî íåäîñòàòêà â îáìåíå èíôîðìàöèåé ïî SPI (ïîìèìî îñíîâíûõ) íåîáõîäèìî ââåñòè åùå îäèí ñèãíàë, íàïðèìåð, ãîòîâíîñòè (Ready), êîòîðûé âî âðåìÿ îáìåíà ïî USB áóäåò â çàïðåùàþùåì ñîñòîÿíèè, à ïîñëå çàâåðøåíèÿ îáìåíà ïî USB – â ðàçðåøàþùåì.  ýòîì ñëó÷àå îáìåí èíôîðìàöèåé ïî èíòåðôåéñàì USB-SPI áóäåò íàèáîëåå íàäåæíûì è çàâèñåòü îò ðàçìåðà ïàêåòîâ óæå íå áóäåò. Åñëè èñïîëüçóåòñÿ ïðåîáðàçîâàòåëü USB-SPI íà îñíîâå èçîëÿòîðà USB

ÑÕÅÌÛ

49

X3

EXTCLK EXTCLK P0.1/ AGND P0.2 P0.3/EXTCLK P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 P1.0

+3M

P1.1 P1.2/SCK P1.3/MISO P1.4/MOSI P1.5/NSS P1.6 P1.7 P2.0

P0.0/Vref VIO VDD RST/C2CK P3.7/C2D P3.4 P3.3 P3.2

GND

DA1 1

2 1

C2

2.2

LP2950Z3.3

WF-03

GND

4

JMP3 ADUM3160

1 2 3

1 OE 2 NC 3

GND

0.1

SG-8002CE

R1

R2

1K C1 1.0

1K

RST067

72.0 ÌÃö

Z1

X1 C1

6 8

5 7

PBDHL-2×4

P1

72.0 ÌÃö

Vdd 3 OUT

X1 (4wireSPI) RST067 2 SCK 4 NSS

+3.3

SI8662

Z1 1 OE 2

X2

RE 1 MISO 3 MOSI

C3

2

4.7

WF-02

3

22.0

1 C2D 2 RST067 3

VddSPI

+3.3

C5

2

ÊÐ1158ÅÍ3Á

+3.3 VddSPI +5

+5

3

0.15

33

EFM8LB12F32 X4

C4

24 RE 23 SCK 22 MISO 21 MOSI 20 NSS 19 18 17

9 10 11 12 13 14 15 16

LED1 R3 1K

PSLM-3

+3M

DA2 1

SIP-3

P3.1 P3.0 P2.6 P2.5/ADC0.18 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1

1 2 +3.3 3 RST067 4 C2D 5 6 +5 7 8

32 31 30 29 28 27 26 25

DD1

+5

3 2 1

6 Vdd 5 C1 NC 4

CLK+

0.1

R1 10

560CAA72M0000ABG

X1 1 2 3

PSLM-3

(SCO22350ADSR - 50.0 ÌÃö

Ðèñóíîê 1. Ñõåìà ìàêåòíîé ïëàòû íà îñíîâå LB12.

ADuM3160/4160, ãäå îñíîâíîé ìèêðîêîíòðîëëåð è ìèêðîêîíòðîëëåð ïðåîáðàçîâàòåëÿ ñîïðÿãàþòñÿ íàïðÿìóþ (ïî èíòåðôåéñó SPI), òî ââåäåíèå äîïîëíèòåëüíîãî ñèãíàëà (Ready èëè, äëÿ ïðîñòîòû, Re) íå âûçîâåò íèêàêèõ òðóäíîñòåé. Îäíàêî â ïðåîáðàçîâàòåëÿõ USB-SPI íà áàçå èçîëÿòîðà Si8662 (4 ñèãíàëà â îäíó ñòîðîíó, îäèí èç êîòîðûõ íå èñïîëüçóåòñÿ, è 2 ñèãíàëà â äðóãóþ) îáìåí ñòàíîâèòñÿ íåâîçìîæíûì, òàê êàê ñèãíàë Re òàêæå òðåáóåòñÿ èçîëèðîâàòü. Ðåøåíèå ïðîáëåìû áûëî íàéäåíî àâòîðîì ïóòåì èñïîëüçîâàíèÿ èçîëÿòîðà SI8663 (ïî 3 ñèãíàëà â îáå ñòîðîíû). Ïîìèìî âûøåîïèñàííûõ àïïàðàòíûõ ñðåäñòâ, ñèãíàë Re áûë òàêæå ó÷òåí è â ïðîãðàììíîì îáåñïå÷åíèè îáìåíà.

50

Âñå ïåðå÷èñëåííûå (è íåêîòîðûå íåïåðå÷èñëåííûå) ïðîáëåìû áûëè ñíÿòû àâòîðîì â ïðåîáðàçîâàòåëÿõ èíòåðôåéñîâ USB-SPI íà áàçå UB30 è èçîëÿòîðîâ ADuM3160/4160 è SI8663, îïèñàííûõ â íàñòîÿùåé ñòàòüå. Ñòàòüÿ ñîñòîèò èç äâóõ ÷àñòåé.  ïåðâîé ÷àñòè ïðèâåäåíû àïïàðàòíûå ñðåäñòâà ïðåîáðàçîâàòåëåé, âî âòîðîé – ïðîãðàììíûå ñðåäñòâà è ðåçóëüòàòû èõ ðàáîòû.

Àïïàðàòíûå ñðåäñòâà Óñòðîéñòâî òåñòèðîâàíèÿ ïðåîáðàçîâàòåëåé USB-SPI (Ðèñóíîê 1), êàê ìîæíî óáåäèòüñÿ, íå îòëè÷àåòñÿ îñîáîé ñëîæíîñòüþ.  êà÷åñòâå îñíîâíîãî ìèêðîêîíòðîëëåðà âûáðàí ìèêðîêîíòðîëëåð (DD1) EFM8LB12

ÑÕÅÌÛ

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

(äàëåå LB12) ïðîèçâîäñòâà êîìïàíèè Silicon Laboratories, êîòîðûé êàê ðàç îñíàùåí âûñîêîòî÷íûì 14-ðàçðÿäíûì ÀÖÏ è ó êîòîðîãî èíòåðôåéñ USB îòñóòñòâóåò. LB12 – ñîâðåìåííûé (2016 ã.) è íåäîðîãîé (îêîëî 2$) ìèêðîêîíòðîëëåð ñ ïðîöåññîðîì êîíâåéåðíîé àðõèòåêòóðû ÿâëÿåòñÿ îäíîòàêòíûì (òî åñòü, 90% âñåõ åãî êîìàíä èëè èíñòðóêöèé âûïîëíÿåòñÿ çà îäèí òàêò) è äîñòàòî÷íî ñêîðîñòíûì: åãî ìàêñèìàëüíàÿ òàêòîâàÿ ÷àñòîòà ñîñòàâëÿåò 75 ÌÃö. Ñèãíàëû, ñ ïîìîùüþ êîòîðûõ LB12 ñîïðÿãàåòñÿ ñ ïðåîáðàçîâàòåëåì èíòåðôåéñîâ USB-SPI, âûâåäåíû íà ðàçúåì X1, ïðåäñòàâëÿþùèé ñîáîé 4 äâóõðÿäíûõ öàíãîâûõ ãíåçäà ñ ðàññòîÿíèÿìè 2.54 ìì (PBDHL-2x4). Ýòî ñèãíàëû 4-ïðîâîäíîãî èíòåðôåéñà SPI (MISO, SCK, MOSI è NSS), ñèãíàë åãî ñáðîñà RST067, ñèãíàë ãîòîâíîñòè RE (êîòîðûé óæå óïîìèíàëñÿ), à òàêæå «çåìëÿ» è ïèòàíèå – VddSPI. Ïîñêîëüêó ïðåîáðàçîâàòåëü èíòåðôåéñà USB-SPI íà áàçå èçîëÿòîðîâ ADuM3160/4160 òðåáóåò íàïðÿæåíèÿ ïèòàíèÿ +5 Â, à íà áàçå SI8663 – +3.3 Â, íà ïëàòå óñòàíîâëåíà 3êîíòàêòíàÿ ïåðåìû÷êà P1, îñíàùåííàÿ äæàìïåðîì, íà äâà áîêîâûõ êîíòàêòà êîòîðîé ïîäàåòñÿ ïèòàíèå +5  è +3.3 Â. Åñëè äæàìïåð óñòàíîâëåí ìåæäó êîíòàêòîì +3.3  è öåíòðàëüíûì êîíòàêòîì VddSPI, òî íà 7-é êîíòàêò ðàçúåìà X1 ïîäàåòñÿ ïèòàíèå +3.3 Â, è â ýòîì ñëó÷àå èñïîëüçóåòñÿ ïðåîáðàçîâàòåëü íà áàçå SI8663. Ïðè óñòàíîâêå äæàìïåðà ìåæäó êîíòàêòàìè P1 +5  è VddSPI (íà Ðèñóíêå 1 îí òàê è óñòàíîâëåí) èñïîëüçóåòñÿ ïðåîáðàçîâàòåëü íà áàçå ADuM3160/4160. Òàêòèðîâàíèå LB12 îñóùåñòâëÿåòñÿ îò âíåøíåãî ãåíåðàòîðà, ïîäêëþ÷àåìîãî ê 3êîíòàêòíîìó ðàçúåìó X3 (SIP-3), ïðåäñòàâëÿþùåìó ñîáîé 3 öàíãîâûõ ãíåçäà ñ ðàññòîÿíèÿìè 2.54 ìì. Ñ 3-ãî êîíòàêòà X3 ñèãíàë âíåøíåãî òàêòîâîãî ãåíåðàòîðà EXTCLK ïîäàåòñÿ

íà âûâîä 30 DD1, êîíòàêò 2 X3 çàçåìëåí, à íà êîíòàêò 1 ïîäàåòñÿ íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ +3  (ñèãíàë +3M). Ýòî íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ âûðàáàòûâàåòñÿ ñòàáèëèçàòîðîì ÊÐ1158ÅÍ3Á (DA2), íà âõîä êîòîðîãî (âûâîä 1) ïîäàåòñÿ íàïðÿæåíèå +5  ñ ðàçúåìà ïèòàíèÿ X4 (êîíòàêò 2). Âûâîä 2 DA2 çàçåìëåí, à íà âûâîäå 3 îáðàçóåòñÿ íàïðÿæåíèå +3  ñ ìàêñèìàëüíûì òîêîì 0.5 À (ñèãíàë +3Ì). Êîíäåíñàòîðû C4 è C5 ñëóæàò äëÿ øòàòíîé ðàáîòû ñòàáèëèçàòîðà DA2.  êà÷åñòâå âíåøíèõ òàêòîâûõ ãåíåðàòîðîâ àâòîðîì áûëè ïðîòåñòèðîâàíû òðè òèïà ãåíåðàòîðîâ. Ïåðâûå äâà – ñòàíäàðòíûå êâàðöåâûå CMOS òàêòîâûå ãåíåðàòîðû SCO22350ADSR (50 ÌÃö, êîìïàíèè Sunny Electronics) è SG-8002CE (72 ÌÃö, EPSON). Ñõåìà èõ ïîäêëþ÷åíèÿ ïîêàçàíà â ïóíêòèðíîì ïðÿìîóãîëüíèêå â ëåâîé íèæíåé ÷àñòè Ðèñóíêà 1. Êîíäåíñàòîð C1 ñëóæèò äëÿ øòàòíîé ðàáîòû ãåíåðàòîðîâ. Òðåòèé ãåíåðàòîð – SI560CAA72M0000ABG (72 ÌÃö, Silicon Laboratories). Ñõåìà åãî âêëþ÷åíèÿ ïîêàçàíà â ïðàâîé íèæíåé ÷àñòè Ðèñóíêà 1. Äëÿ êàæäîãî ãåíåðàòîðà àâòîðîì ðàçâåäåíà ñâîÿ ìèíèàòþðíàÿ ïëàòà (ñì. äàëåå). Âûâîäû VIO è VDD (âûâîäû 2 è 3 DD1) ïîäêëþ÷åíû ê âûõîäíîìó íàïðÿæåíèþ âòîðîãî ñòàáèëèçèðîâàííîãî èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ íàïðÿæåíèåì +3.3  íà áàçå ñòàáèëèçàòîðà LP2950Z3.3 (âûâîä 3 DA1). Êîíäåíñàòîðû C2 è C3 ñëóæàò äëÿ øòàòíîé ðàáîòû DA1. Âõîäíîå ñòàáèëèçèðîâàííîå íàïðÿæåíèå +5  ñ äâóõêîíòàêòíîãî ðàçúåìà X1 ïîäàåòñÿ íà âõîä ñòàáèëèçàòîðà (âûâîä 3 DA1), âûâîä 2 êîòîðîãî çàçåìëåí. Ïðèìåíåíèå îòäåëüíîãî ñòàáèëèçàòîðà (DA2) äëÿ ïèòàíèÿ ãåíåðàòîðîâ îïðåäåëÿåòñÿ äâóìÿ ïðè÷èíàìè. Âîïåðâûõ, ýòî ñäåëàíî äëÿ ñíèæåíèÿ øóìà îò ãåíåðàòîðîâ, ïåðåäàþùåãîñÿ ïî ïèòàíèþ, à, âî-âòîðûõ, åñëè ãåíåðàòîðû SCO22350ADSR

NC GND TMS TDI/C2CK GND

GND TCK/C2DAT TDO NC NC

2 1 4 C2D C2D 2 6 RST/C2CK 3 8 10

X2

HU-03

ÁÏ +5 Â

RST/C2CK

1 3 5 7 9

X2

X1

X1(JTAG/C2)

1 GND 2 +5 +5 3 4

1 2

HU-02

PC4TB (p)

SCM-10

à)

á)

Ðèñóíîê 2. Ñõåìû êàáåëåé äëÿ ïðîãðàììèðîâàíèÿ LB12 ñ ïîìîùüþ USB-DEBUG àäàïòåðà (à) è ïèòàíèÿ (á).

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

ÑÕÅÌÛ

51

1

31

29

28

26

24

2

32

30

27

25

23

4

3

22

21

5

6

19

20

7

9

11

14

16

18

8

10

12

13

15

17

âûõîäíîãî øëåéôà USB-DEBUG àäàïòåðà (X1), âòîðûì (X2) – ê ðàçúåìó X2 Ðèñóíêà 1. Êðîìå òîãî, íåîáõîäèì òàêæå êàáåëü ïèòàíèÿ (Ðèñóíîê 2á), êîòîðûé îäíèì êîíöîì X1 ïîäêëþ÷àåòñÿ ê ÁÏ +5 Â, à âòîðûì (X2) – ê ðàçúåìó ïèòàíèÿ X4 Ðèñóíêà 1. Ýòîò êàáåëü è ÁÏ èñïîëüçóþòñÿ è â øòàòíîì ðåæèìå ðàáîòû óñòðîéñòâà. Ïðè ïðîãðàììèðîâàíèè LB12 ïðåîáðàçîâàòåëè èíòåðôåéñà USB-SPI íåîáõîäèìî îòêëþ÷èòü (âûòàùèòü èç ðàçúåìà X1, Ðèñóíîê 1). Óñòðîéñòâî ïî ñõåìå Ðèñóíîê 1 ñîáðàíî íà ìàêåòíîé ïëàòå, à âñå ñîåäèíåíèÿ âûïîëíåíû âðó÷íóþ ïðîâîäîì ÌÃÒÔ-0.03. Îäíàêî, ïîñêîëüêó ìèêðîêîíòðîëëåð LB12 èìååò ñâåðõìèíèàòþðíûé êîðïóñ ñ ìåëêèì ðàçìåðîì è ðàñïîëîæåíèåì âûâîäîâ, äëÿ ìàêåòèðîâàíèÿ îí íåïðèãîäåí. Ïîýòîìó àâòîðîì ðàçâåäåíà è èçãîòîâëåíà ñîîòâåòñòâóþùàÿ ïëàòà-ïåðåõîäíèê (ñì. äàëåå). Ñõåìà ðàñïîëîæåíèÿ êîíòàêòîâ ïëàòû-ïåðåõîäíèêà ïðèâåäåíà íà Ðèñóíêå 3. ÐË

Âèä ñâåðõó 24

26

28

29

31

1

23

25

27

30

32

2

21

22

3

4

20

19

6

5

18

16

14

11

9

7

17

15

13

12

10

8

Ëèòåðàòóðà

Âèä ñî ñòîðîíû âûâîäîâ

1. Êóçüìèíîâ À. Ïðåîáðàçîâàòåëü èíòåðôåéñîâ USB-SPI íà áàçå íîâîãî 51-ñîâìåñòèìîãî ìèêðîêîíòðîëëåðà EFM8UB1. Ñîâðåìåííàÿ ýëåêòðîíèêà. 2017. ¹ 1–3 2. Êóçüìèíîâ À.Þ. Ñâÿçü ìåæäó êîìïüþòåðîì è ìèêðîêîíòðîëëåðîì. Ñîâðåìåííûå àïïàðàòíûå è ïðîãðàììíûå ñðåäñòâà. – Ì.: Èçäàòåëüñòâî «Ïåðî», 2018 3. Êóçüìèíîâ À. Èçãîòîâëåíèå óñòðîéñòâ íà ïå÷àòíûõ ïëàòàõ ñ âûñîêèì ðàçðåøåíèåì â äîìàøíèõ óñëîâèÿõ. Òåõíîëîãèè â ýëåêòðîííîé ïðîìûøëåííîñòè. 2010. ¹ 8–10, 2011. ¹ 1, 2 4. Êóçüìèíîâ À. Òåõíîëîãèÿ èçãîòîâëåíèÿ ïå÷àòíûõ ïëàò ñ âûñîêèì ðàçðåøåíèåì â ëþáèòåëüñêèõ óñëîâèÿõ. Ðàäèî. 2017. ¹ 10.

5. USBXpress Programmer's Guide 6. EFM8 Factory Bootloader User Guide 7. EFM8 Factory Bootloader AN945SW

Ðèñóíîê 3. Ñõåìà ðàñïîëîæåíèÿ êîíòàêòîâ ïëàòû-ïåðåõîäíèêà äëÿ LB12.

è SG-8002CE ïîòðåáëÿþò òîëüêî 10-15 ìÀ òîêà, òî ãåíåðàòîð SI560CAA72M0000ABG ïîòðåáëÿåò óæå 75 ìÀ, è òîêà ñòàáèëèçàòîðà DA1 (LP2950Z3.3, ìàêñèìàëüíûé òîê 100 ìÀ) ìîæåò óæå íå õâàòèòü. Äëÿ èíäèêàöèè íàëè÷èÿ ïèòàíèÿ +5  èñïîëüçîâàí ñâåòîäèîä LÅD1 çåëåíîãî ñâå÷åíèÿ ñî ñâîèì òîêîîãðàíè÷èòåëüíûì ðåçèñòîðîì R3. Äëÿ ïðîãðàììèðîâàíèÿ ìèêðîêîíòðîëëåðà LB12 (DD1) èñïîëüçóåòñÿ èíòåðôåéñ C2 (ñèãíàëû RST/C2CK è C2D, âûâîäû 4 è 5 DD1, ñîîòâåòñòâåííî). Ñèãíàëû äëÿ ïðîãðàììèðîâàíèÿ DD1 ïîäàþòñÿ ñ 3-êîíòàêòíîãî ðàçúåìà X2: ñ âûâîäà 3 ñèãíàë RST067 ïîäàåòñÿ íà âûâîä 4 DD1, à ñ âûâîäà 2 ñèãíàë C2D ïîäàåòñÿ íà âûâîä 5 DD1. Êîíòàêò 1 X2 çàçåìëåí.

RC-öåïî÷êà R1, C1, R2 òðåáóåòñÿ äëÿ ïðîãðàììèðîâàíèÿ LB12. Ïðîãðàììèðîâàíèå LB12 ïðîèçâîäèòñÿ ñ ïîìîùüþ USB-DEBUG àäàïòåðà. Äëÿ ïðîãðàììèðîâàíèÿ èñïîëüçóåòñÿ êàáåëü ñâÿçè USB-DEBUG àäàïòåðà ñ ïëàòîé óñòðîéñòâà (Ðèñóíîê 2à). Îäíèì êîíöîì ýòîò êàáåëü ïîäêëþ÷àåòñÿ ê ðàçúåìó

Ìàòåðèàëû ïî òåìå 1. Datasheet Analog Devices ADuM3160 2. Datasheet Analog Devices ADuM4160 3. Datasheet Silicon Labs EFM8UB10 4. Datasheet Silicon Labs EFM8UB30 5. Datasheet Silicon Labs Si8662 6. Datasheet Texas Instruments LP2950 7. Datasheet ÍÒÖ ÑÈÒ ÊÐ1158ÅÍ3

Ïðîäîëæåíèå â ñëåäóþùåì íîìåðå

52

ÑÕÅÌÛ

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

íàñòîÿùåå íåìåöêîå êà÷åñòâî

èíñòðóìåíò äëÿ ðàçäåëêè êàáåëÿ è ñíÿòèÿ èçîëÿöèè êîíòðîëüíîèçìåðèòåëüíîå îáîðóäîâàíèå

ïðîìûøëåííûå êîðïóñà âûêëþ÷àòåëè äàò÷èêè êëåììû íà DIN ðåéêó è äëÿ ïå÷àòíûõ ïëàò

Äîáàâüòå èíäèêàòîð óðîâíÿ ïðèíèìàåìîãî ñèãíàëà ê ìèêðîñõåìå ×Ì-ïðèåìíèêà Jose Miguel-Lopez EDN

Â

 ìèêðîñõåìó TDA7000 âêëþ÷åíû âñå ýëåìåíòû ìîíîôîíè÷åñêîãî ÓÊ ðàäèîïðèåìíèêà îò àíòåííîãî âõîäà äî àóäèî âûõîäà.  ïåðå÷åíü íåîáõîäèìûõ âíåøíèõ êîìïîíåíòîâ âõîäÿò îäèí ïåðåñòðàèâàåìûé LC-êîíòóð äëÿ ãåòåðîäèíà, íåñêîëüêî êîíäåíñàòîðîâ, äâà ðåçèñòîðà è ïîòåíöèîìåòð äëÿ óïðàâëåíèÿ âàðèêàïîì íàñòðîéêè. Ìèêðîñõåìà ñîäåðæèò ñèñòåìó ÀÏ× (àâòîìàòè÷åñêîé ïîäñòðîéêè ÷àñòîòû). Îòôèëüòðîâàííûé âûõîäíîé ñèãíàë ÷àñòîòíîãî äèñêðèìèíàòîðà ÷àñòîòíî ìîäóëèðóåò ñèãíàë ãåòåðîäèíà, îáåñïå÷èâàÿ îáðàòíóþ ñâÿçü ïî ÷àñòîòå.  ðåçóëüòàòå ñèãíàë íà âûõîäå ñìåñèòåëÿ ñæèìàåòñÿ. Òàêèì îáðàçîì, ïîëîñîâîé ôèëüòð Ï× è ÷àñòîòíûé äèñêðèìèíàòîð ðàáîòàþò ñ óçêîïîëîñíûìè ×Ì ñèãíàëàìè. Ïðè êîýôôèöèåíòå ñæàòèÿ K = 3 ïîëîñà ÷àñòîò îðèãèíàëüíîãî ×Ì ñèãíàëà óìåíüøàåòñÿ äî çíà÷åíèÿ 180/3 = 60 êÃö. Ñëåäîâàòåëüíî, äëÿ ðåàëèçàöèè ôèëüòðà Ï× íå ïîòðåáóþòñÿ íè êåðàìè÷åñêèå ôèëüòðû, íè ñëîæíûå ñõåìû LC êîíòóðîâ. Çàäà÷ó ôèëüòðàöèè ñ óñïåõîì ñìîæåò âûïîëíèòü ïðîñòîé àêòèâíûé ôèëüòð íà îïåðàöèîííîì óñèëèòåëå. Ìèêðîñõåìà ñîäåðæèò êîððåëÿöèîííóþ ñèñòåìó áåñøóìíîé íàñòðîéêè, ïîäàâëÿþùóþ ìåæñòàíöèîííûå ïîìåõè è ïàðàçèòíûå ñèãíàëû, âîçíèêàþùèå ïðè ðàññòðîéêå.  ñõåìå áåñøóìíîé íàñòðîéêè èñïîëüçóåòñÿ âòîðîé ñìåñèòåëü, âûõîä êîòîðîãî äîñòóïåí íà âûâîäå 1. Ñ ïîìîùüþ ñõåìû, ïîêàçàííîé íà Ðèñóíêå 1, ê ìèêðîñõåìå

54

TDA7000 ìîæíî äîáàâèòü èíäèêàòîð óðîâíÿ ïðèíèìàåìîãî ñèãíàëà. Èíôîðìàöèþ îá óðîâíå ïðèíèìàåìîãî ñèãíàëà ìîæíî ïîëó÷èòü ñ âûõîäà ôèëüòðà Ï× (IC1, âûâîä 12). Äëÿ îáðàáîòêè ýòîãî íàïðÿæåíèÿ ãîäèòñÿ îáû÷íûé îïåðàöèîííûé óñèëèòåëü, ïîñêîëüêó öåíòðàëüíàÿ ÷àñòîòà ñèãíàëà Ï× ðàâíà 70 êÃö. Âûâîä 12 è âõîä óñèëèòåëÿ IC2 ñâÿçàíû ïî ïîñòîÿííîìó òîêó. Çàòåì äåòåêòîð îãèáàþùåé IC3 ôîðìèðóåò ïîñòîÿííîå íàïðÿæåíèå, ïðîïîðöèîíàëüíîå óðîâíþ ïðèíèìàåìîãî ñèãíàëà. Îêîííûé äèñêðèìèíàòîð TCA965 (IC4) ñðàâíèâàåò ýòî íàïðÿæåíèå îãèáàþùåé ñ íàïðÿæåíèÿìè äåëèòåëÿ R1, R2, R3, çàäàþùåãî ñåðåäèíó îêíà, è äåëèòåëÿ R4, R5, çàäàþùåãî ïîëóøèðèíó îêíà. Ðåçóëüòàò ñðàâíåíèÿ èíäèöèðóåòñÿ òðåìÿ ñâåòîäèîäàìè (ÍÈÇÊÈÉ, ÍÎÐÌÀËÜÍÛÉ, ÕÎÐÎØÈÉ), îäíàêî èíôîðìàöèÿ íà äèñïëåå äîñòîâåðíà òîëüêî ïðè ïðàâèëüíîé íàñòðîéêå. Åñëè ýòî òàê, íàïðÿæåíèå íà âûâîäå 12 ìèêðîñõåìû IC1 äîñòèãàåò ìàêñèìàëüíîãî çíà÷åíèÿ, è êîìïàðàòîð LM311 (IC5) ðàçðåøàåò ðàáîòó ìèêðîñõåìû TCA965. ÐË

Ìàòåðèàëû ïî òåìå

ÑÕÅÌÛ

1. Datasheet Texas Instruments LM311 2. Datasheet Infineon TCA965 3. Datasheet NXP TDA7000 4. Datasheet Texas Instruments TL082 5. Datasheet NXP BB809

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

Ðèñóíîê 1. Ê ìèêðîñõåìå ×Ì-ïðèåìíèêà TDA7000 ëåãêî äîáàâèòü èíäèêàòîð óðîâíÿ ïðèíèìàåìîãî ñèãíàëà.

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

ÑÕÅÌÛ

55

9Â

39 pF

330 pF

2.2 nF

3.3 nF

10 µF

5Â

330 pF

3.3 nF

180 pF

IC6 7805

13

17

14

11

9 10

8 7

4

16

15

100 nF

5Â

5

10 nF

10 nF

56 nH

L1

IC1 TDA7000

10 nF

5Â

100k

6

2

1

3

18 12

10k

BB809

1.8 nF

150 nF

22k

1k

150 pF

22 nF 5 Â

220 pF

IC2

Ê ÀÓÄÈÎÓÑÈËÈÒÅËÞ

4.7 nF

20k

1/2 TL082 _

+

9Â

IC3

2.2 µF

1/2 TL082 _

+

R1 20k

R2 5k

9Â 10k

11

9Â

14

13

2

1

IC5 LM311 _

+

ÑÂÅÒÎÄÈÎÄÛ

ÍÈÇÊÈÉ

ÍÎÐÌ.

ÕÎÐÎØÈÉ

10 nF

9Â

IC4 TCA965

9 8 6 7

R4 220k

12k

100k

1N4148

R5 4.7k

R3 20k

1k

Ïðåîáðàçîâàòåëü íàïðÿæåíèÿ â ïîëîæåíèå äâèæêà öèôðîâîãî ïîòåíöèîìåòðà Chuck Wojslaw EDN

È

Èçîáðàæåííàÿ íà Ðèñóíêå 1 ñõåìà ïðåîáðàçóåò àíàëîãîâîå âõîäíîå íàïðÿæåíèå VIN â ïðîïîðöèîíàëüíîå ñìåùåíèå äâèæêà ïðîãðàììèðóåìîãî öèôðîâîãî ïîòåíöèîìåòðà (digitally programmable potentiometer – DPP). Ïîëîæåíèå äâèæêà ïîòåíöèîìåòðà, êîòîðîå

5Â

100k

6.8k 1%

ìîæåò ìåíÿòüñÿ îò 0 äî 31, ñîîòâåòñòâóåò âõîäíîìó íàïðÿæåíèþ, èçìåíÿþùåìóñÿ îò 0 äî 1 Â. Ìèêðîñõåìà CAT5114 (IC5) – ýòî 32ïîçèöèîííûé ïîòåíöèîìåòð ñ âõîäàìè èíêðåìåíòà è âûáîðà íàïðàâëåíèÿ ñìåùåíèÿ äâèæêà. VIN èìèòèðóåò âûõîäíîå íàïðÿæåíèå

5Â

0.01 µF

8

8 2 U/D IC5 CAT5114 1 INC 7 CS

5

7

10k

+

IC1 LM331A

0.1 µF

VIN 0…1 Â

5Â 3 IC4

1,6 VPULSES 4 1 µF

10k

2

100k 1%

47

3 + – 6

5

RS 15k 1% 5Â

R1 10k 1%

8 280k 1%

3 7,6

IC3 2 C1 0.01 µF ÊÀËÈÁÐÎÂÊÀ VTRIG

VGATE

IC2 LM555

0.1 µF

5 1

0.01 µF

Ðèñóíîê 1. Àíàëîãîâîå íàïðÿæåíèå ìîæíî ïðåîáðàçîâàòü â ïîëîæåíèå äâèæêà ïðîãðàììèðóåìîãî öèôðîâîãî ïîòåíöèîìåòðà.

56

ÑÕÅÌÛ

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

óñëîâíîãî äàò÷èêà, âåëè÷èíà êîòîðîãî óïðàâëÿåò êàêèì-ëèáî ïàðàìåòðîì àíàëîãîâîé ÷àñòè ñèñòåìû. Îñíîâíàÿ èäåÿ, ðåàëèçîâàííàÿ â ñõåìå, ñîñòîèò â òîì, ÷òîáû ïðåîáðàçîâàòü âõîäíîå íàïðÿæåíèå â íåêîòîðîå êîëè÷åñòâî èìïóëüñîâ, êàæäûé èç êîòîðûõ áóäåò â òå÷åíèå îïðåäåëåííîãî âðåìåíè ñäâèãàòü äâèæîê ïîòåíöèîìåòðà íà îäíî ïîëîæåíèå. Ïðåîáðàçîâàòåëåì íàïðÿæåíèå-÷àñòîòà ñëóæèò ñïåöèàëèçèðîâàííàÿ ìèêðîñõåìà IC1. Ìèêðîñõåìà ïðåîáðàçóåò âõîäíîå ïîñòîÿííîå íàïðÿæåíèå îò 0 äî 1  â ÷àñòîòó (ñèãíàë VPULSES), èçìåíÿþùóþñÿ îò 0 äî 1 êÃö. Ýòîò àâòîêîëåáàòåëüíûé ãåíåðàòîð âñåãî çà 31 ìñ ïåðåäâèãàåò äâèæîê ïîòåíöèîìåòðà â ïîëîæåíèå, îïðåäåëÿåìîå íàïðÿæåíèåì VGATE è ôóíêöèåé «È» ìèêðîñõåìû IC4. VGATE – ýòî ñèãíàë íà âûõîäå æäóùåãî ìóëüòèâèáðàòîðà IC2. Æäóùèé ìóëüòèâèáðàòîð çàïóñêàåòñÿ êàëèáðîâî÷íûì ïåðåêëþ÷àòåëåì èëè âíåøíèìè èìïóëüñàìè. Äðåáåçã êîíòàêòîâ ïåðåêëþ÷àòåëÿ óñòðàíÿåòñÿ ìèêðîñõåìîé IC3, ñîäåðæàùåé øåñòü èíâåðòîðîâ. Öåïî÷êà R1C1 äèôôåðåíöèðóåò ñêà÷îê íàïðÿæåíèÿ, âîçíèêàþùèé ïðè íàæàòèè êíîïêè ïåðåêëþ÷àòåëÿ, ôîðìèðóÿ èìïóëüñ çàïóñêà äëÿ IC2 (VTRIG) íîìèíàëüíîé äëèòåëüíîñòüþ 100 ìêñ. Ëîãè÷åñêèé ñèãíàë VTRIG ìîæåò òàêæå áûòü ñôîðìèðîâàí ìèêðîïðîöåññîðîì. Äëèòåëüíîñòü ñòðîáèðóþùåãî ñèãíàëà 31 ìñ âûáðàíà â ñîîòâåòñòâèè ñ âåðõíåé ïîçèöèåé äâèæêà ïîòåíöèîìåòðà ïðè íàèáîëüøåé ÷àñòîòå

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

âûõîäíûõ èìïóëüñîâ ïðåîáðàçîâàòåëÿ íàïðÿæåíèå-÷àñòîòà. Äëÿ ïîòåíöèîìåòðà ñî ñòà îòâîäàìè äëÿ òîé æå ÷óâñòâèòåëüíîñòè ïðåîáðàçîâàòåëÿ íàïðÿæåíèå-÷àñòîòà ñòðîáèðóþùèé ñèãíàë äîëæåí èìåòü äëèòåëüíîñòü 99 ìñ. Äëÿ ñîãëàñîâàíèÿ âûõîäíîé ÷àñòîòû ïðåîáðàçîâàòåëÿ LM331 è äëèòåëüíîñòè èìïóëüñà òàéìåðà LM555 ñîïðîòèâëåíèå 15-êèëîîìíîãî ðåçèñòîðà RS, âîçìîæíî, ïðèäåòñÿ ñêîððåêòèðîâàòü. Ïîëîæåíèå äâèæêà 00 çàïîìèíàåòñÿ â ýíåðãîíåçàâèñèìîé ïàìÿòè DPP, à óïðàâëÿþùèé âûâîä U/D ïîòåíöèîìåòðà óñòàíàâëèâàåòñÿ â ïîëîæåíèå, ñîîòâåòñòâóþùåå «U» (Up – óâåëè÷åíèå). Ïðè ïîäà÷å ïèòàíèÿ íà öèôðîâîé ïîòåíöèîìåòð ìèêðîñõåìà âîññòàíàâëèâàåò ïîëîæåíèå 00, ñ÷èòàâ çíà÷åíèå èç ýíåðãîíåçàâèñèìîé ïàìÿòè. Ïðè îòïóñêàíèè êíîïêè ïåðåêëþ÷àòåëÿ «ÊÀËÈÁÐÎÂÊÀ» äâèæîê èíêðåìåíòèðóåòñÿ îò 00 äî ïîëîæåíèÿ, îïðåäåëÿåìîãî âõîäíûì íàïðÿæåíèåì VIN. Òðåõâûâîäíóþ öåïî÷êó ðåçèñòîðîâ öèôðîâîãî ïîòåíöèîìåòðà ìîæíî èñïîëüçîâàòü äëÿ óïðàâëåíèÿ êîýôôèöèåíòîì óñèëåíèÿ óñèëèòåëÿ (ïóíêòèð íà Ðèñóíêå 1), ïàðàìåòðàìè ôèëüòðà èëè êîýôôèöèåíòàìè ìàòåìàòè÷åñêèõ îïåðàòîðîâ. ÐË

Ìàòåðèàëû ïî òåìå

ÑÕÅÌÛ

1. Datasheet ON Semiconductor CAT5114 2. Datasheet Texas Instruments LM331A 3. Datasheet Texas Instruments LM555

57

Äðàéâåð âåðõíåãî ïëå÷à ñ çàùèòîé îò ïåðåãðóçêè Carl Spearow EDN

Ä

Äðàéâåðû âåðõíåãî ïëå÷à øèðîêî èñïîëüçóþòñÿ äëÿ óïðàâëåíèÿ çàçåìëåííûìè êàòóøêàìè ñîëåíîèäîâ è äðóãèìè íàãðóçêàìè. Òàêèì äðàéâåðàì íåîáõîäèìà çàùèòà îò êîðîòêèõ çàìûêàíèé, âîçíèêàþùèõ ïðè íåèñïðàâíîñòÿõ â ïîäâîäÿùèõ ïðîâîäàõ è ïî äðóãèì ïðè÷èíàì. Ïîëèìåðíûå ïðåäîõðàíèòåëè, êàê ïðàâèëî, ñëèøêîì ìåäëåííû, à äèñêðåòíûå ñõåìû îãðàíè÷åíèÿ òîêà âåëèêè è íåóäîáíû.  ñõåìå íà Ðèñóíêå 1 â êà÷åñòâå êîììóòàòîðà âåðõíåãî ïëå÷à èñïîëüçóåòñÿ ìèíèàòþðíûé ëèíåéíûé LDO ðåãóëÿòîð ñ âñòðîåííûìè öåïÿìè îãðàíè÷åíèÿ òîêà è çàùèòíîãî îòêëþ-

÷åíèÿ ïðè ïåðåãðåâå. Ðåãóëÿòîð âûïóñêàåòñÿ â êîðïóñå SO-8. Ñòàáèëèòðîí çàùèùàåò ñõåìó îò áðîñêîâ íàïðÿæåíèÿ, à âûõîäíîé êîíäåíñàòîð îáåñïå÷èâàåò åå óñòîé÷èâîñòü. Ñõåìà ñïîñîáíà óïðàâëÿòü íàãðóçêîé ïðè íàïðÿæåíèè 24  è òîêå 100 ìÀ. Ýòè çíà÷åíèÿ òèïè÷íû äëÿ ìíîãèõ ýëåêòðîìàãíèòíûõ êëàïàíîâ, îáìîòîê ðåëå è äðóãèõ óìåðåííûõ íàãðóçîê. Ïðè êîðîòêîì çàìûêàíèè ðåãóëÿòîð îãðàíè÷èâàåò òîê íà óðîâíå 160 ìÀ. Ýòîò òîê âûçûâàåò ïåðåãðåâ êðèñòàëëà, è ìèêðîñõåìà ïåðåõîäèò â ñîñòîÿíèå çàùèòíîãî îòêëþ÷åíèÿ. Ïîñëå óñòðàíåíèÿ êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ

24 Â 8 IN

ÂÛÊË.

5Â 3

SHDN

OUT IC1 LP2951 (SO-8)

ÂÊË,

ÒÅÑÒ ÍÀ ÊÎÐÎÒÊÎÅ ÇÀÌÛÊÀÍÈÅ

1

7 FB

1 µF GND 4

30 Â

ÍÀÃÐÓÇÊÀ

1

Ðèñóíîê 1. Ýòîò ïðîñòîé äðàéâåð âåðõíåãî ïëå÷à îáåñïå÷èâàåò îãðàíè÷åíèå âûõîäíîãî òîêà è çàùèòó îò áðîñêîâ íàïðÿæåíèÿ.

59

ÑÕÅÌÛ

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

óñòðîéñòâî îñòûâàåò è âîçâðàùàåòñÿ â íîðìàëüíûé ðåæèì ðàáîòû. Âåðõíÿÿ îñöèëëîãðàììà íà Ðèñóíêå 2 ñîîòâåòñòâóåò âûõîäíîìó íàïðÿæåíèþ ñõåìû âî âðåìÿ êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ äëèòåëüíîñòüþ 1.3 ñ. Íèæå ïðåäñòàâëåí òîê êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ, îãðàíè÷èâàþùèé ñåáÿ çíà÷åíèåì ìåíåå 200 ìÀ. Îáðàòèòå âíèìàíèå, ÷òî òåïëîâàÿ çàùèòà ðåãóëÿòîðà ñðàáàòûâàåò ÷åðåç 500 ìñ ïîñëå êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ, è äî óñòðàíåíèÿ êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ ìèêðîñõåìà ïåðèîäè÷åñêè âûêëþ÷àåòñÿ è âêëþ÷àåòñÿ. ÐË Ðèñóíîê 2. Íà íèæíåé îñöèëëîãðàììå ïîêàçàí âûõîäíîé òîê, âî âðåìÿ êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ îãðàíè÷èâàþùèé ñåáÿ óðîâíåì 160 ìÀ.

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

Ìàòåðèàëû ïî òåìå

ÑÕÅÌÛ

1. Datasheet Texas Instruments LP2951

59

Âûñîêîýôôåêòèâíûé ñèíõðîííûé ïîíèæàþùèé ðåãóëÿòîð ñ Rail-to-Rail âûõîäîì è äâóíàïðàâëåííûì òîêîì Timothy Kozono, Linear Technology Design Note 560

òâî îðèãèíàëüíûõ ðåøåíèé, âêëþ÷àÿ àðõèòåêòóðó Silent Switcher, ñíèæàþùóþ óðîâåíü ñîçäàâàåìûõ ïîìåõ, êîìïåíñàöèþ ïàäåíèÿ âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ íà êàáåëå è ïðîãðàììèðîâàíèå âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ îäíèì ðåçèñòîðîì. Àðõèòåêòóðà ñ ïîñòîÿííîé ðàáî÷åé ÷àñòîòîé è óïðàâëÿåìûì âðåìåíåì âêëþ÷åíèÿ ãàðàíòèðóåò áûñòðóþ ðåàêöèþ íà ïåðå-

Ââåäåíèå Ìîíîëèòíûé ñèíõðîííûé ïîíèæàþùèé ðåãóëÿòîð LTC3623 ñïîñîáåí îáåñïå÷èâàòü íàãðóçêó íåïðåðûâíûì âòåêàþùèì èëè âûòåêàþùèì òîêîì äî 5 À ïðè âõîäíîì íàïðÿæåíèè îò 4  äî 15 Â.  êîìïàêòíîì êîðïóñå QFN ðàçìåðîì 3 ìì × 5 ìì ðåàëèçîâàíî ìíîæåñ-

RT IMON DIR PGFB MODE/ SYNC PVIN INTVCC

VIN 12 Â 1W

4.7µF

33µF

SVIN 0.1µF 49.9k

PGND

LTC3623

BOOST 0.1µF

10k

1.5µH

GSNS

SW VOUT

RUN

330µF

ISET

ITH

PGOOD

17.8k 10nF

VOUT+ 3.3 Â ÏÐÈ ±5A

66.5k

100pF

470pF

Ðèñóíîê 1. Âûñîêîýôôåêòèâíûé ïîíèæàþùèé ðåãóëÿòîð 12 Â/3.3  ñ ïðîãðàììèðóåìûì èñòî÷íèêîì îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ, ðàáîòàþùèé íà ÷àñòîòå 1 ÌÃö.

60

ÑÕÅÌÛ

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

2.50

90

2.25

85

2.00

80

1.75

75

1.50

70

1.25

65

1.00 0.75

60 CCM: ÊÏÄ CCM: ÏÎÒÅÐÈ DCM: ÊÏÄ DCM: ÏÎÒÅÐÈ

55 50 45 0

VOUT 5 À/ÄÅË ÏÎÒÅÐÈ ÌÎÙÍÎÑÒÈ (Âò)

ÊÏÄ (%)

95

VOUT 200 ìÂ/ÄÅË

0.50 20µs/DIV

0.25

0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 ÒÎÊ ÍÀÃÐÓÇÊÈ (À)

Ðèñóíîê 3. Îòêëèê íà ñêà÷îê òîêà íàãðóçêè îò 0 À äî 5 À â ñõåìå íà Ðèñóíêå 1.

Ðèñóíîê 2. ÊÏÄ è ïîòåðè ìîùíîñòè â ñõåìå íà Ðèñóíêå 1 â ðåæèìàõ íåïðåðûâíîé (CCM) è ïðåðûâèñòîé (DCM) ïðîâîäèìîñòè.

êëþ÷åíèÿ óñòðîéñòâà ìîæåò íàõîäèòüñÿ â äèàïàçîíå îò 400 êÃö äî 4 ÌÃö.  ñî÷åòàíèè ñ áîëüøèì íàáîðîì çàùèòíûõ è êîíòðîëüíûõ ôóíêöèé ýòî ïîçâîëÿåò ñîçäàâàòü êîìïàêòíûå è íàäåæíûå ðåøåíèÿ. Âîçìîæíîñòü ñòàáèëèçàöèè âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ, ðàâíî-

õîäíûå ïðîöåññû â íàãðóçêå è íà âõîäå, äàæå â âûñîêî÷àñòîòíûõ ïðèëîæåíèÿõ ñ ìàëûìè êîýôôèöèåíòàìè çàïîëíåíèÿ. ×àñòîòà ïåðå-

INTVCC PGOOD1 RT IMON DIR PGFB

VIN 12 Â

PVIN

INTVCC

1W

33µF

4.7µF

SVIN 0.1µF 49.9k

BOOST

PGND

LTC3623

0.1µF 0.47µH

10k GSNS

SW RUN

INTVCC

0°

V+

OUT1 LTC6908-1 100k OUT2 SET GND

VOUT

MODE/ SYNC1 ISET

330µF

ITH

VOUT+ 1Â 10 À

22pF

66.5k 10nF

29.4k

220pF

MOD 180°

PV1IN

MODE/ ISET SYNC1

BOOST

1W

33µF

ITH

0.1µF

SV1IN

49.9k

0.1µF

0.47µH PGND

LTC3623

10k

SW VOUT

GSNS

330µF INTVCC

RUN

PGOOD RT IMON DIR PGFB

4.7µF

Ðèñóíîê 4. Äâóõôàçíûé ïîíèæàþùèé ïðåîáðàçîâàòåëü 12 Â/1 Â ñ âûõîäíûì òîêîì ±10 À.

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

ÑÕÅÌÛ

61

5

85

65.0 62 60 58 56 54 52 50 48 46 44 42 40 38 36 34 32 30.0 °C

4

75

ÊÏÄ (%)

70 3

65 60

2

55 50

ÏÎÒÅÐÈ ÌÎÙÍÎÑÒÈ (Âò)

80

1

45 ÊÏÄ ÏÎÒÅÐÈ ÌÎÙÍÎÑÒÈ

40 35 0

1

2

3 4 5 6 7 ÒÎÊ ÍÀÃÐÓÇÊÈ (À)

8

9

0 10

Ðèñóíîê 5. ÊÏÄ è ïîòåðè ìîùíîñòè â ñõåìå íà Ðèñóíêå 4.

ãî âõîäíîìó, íàëè÷èå âûáîðà ìåæäó ðåæèìàìè íåïðåðûâíîé èëè ïðåðûâèñòîé ïðîâîäèìîñòè è ïîòðåáëÿåìûé â ðåæèìå îñòàíîâà òîê ìåíåå 1 ìêÀ äåëàþò ýòîò ðåãóëÿòîð ïîäõîäÿùèì äëÿ øèðîêîãî êðóãà ïðèëîæåíèé. Íàïðÿæåíèå âíóòðåííåãî îïîðíîãî èñòî÷íèêà óñòàíàâëèâàåòñÿ îäíèì âíåøíèì ðåçèñòîðîì. Ðåãóëèðóåìîå âíóòðåííåå îïîðíîå íàïðÿæåíèå îïðåäåëÿåò âåëè÷èíó âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ è ïîçâîëÿåò óñòðîéñòâó ñòàáèëèçèðîâàòü íàïðÿæåíèå îò íóëÿ äî çíà÷åíèÿ, ðàâíîãî âõîäíîìó íàïðÿæåíèþ. Áëàãîäàðÿ ñïîñîáíîñòè îòäàâàòü â íàãðóçêó âòåêàþùèé èëè âûòåêàþùèé òîê 5 À, ìèêðîñõåìà áûñòðî ïåðåêëþ÷àåò âûõîäíîå íàïðÿæåíèå â ëþáîì íàïðàâëåíèè. Ñèãíàë ñõåìû êîíòðîëÿ âûõîäíîãî òîêà ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ äëÿ êîìïåíñàöèè ïàäåíèÿ íàïðÿæåíèÿ íà ñîïðîòèâëåíèè ïðîâîäîâ ïóòåì óâåëè÷åíèÿ îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ.

Ïîíèæàþùèé ðåãóëÿòîð ñ âûõîäíûì íàïðÿæåíèåì 3.3  è ðàáî÷åé ÷àñòîòîé 1 ÌÃö Íà Ðèñóíêå 1 èçîáðàæåíà ïîëíàÿ ñõåìà âûñîêîýôôåêòèâíîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ 12 Â/3.3 Â. Êîìïàêòíûé êîðïóñ ìèêðîñõåìû LTC3623 ñîäåðæèò ñèíõðîííûé MOSFET êëþ÷ íèæíåãî ïëå÷à ñ ñîïðîòèâëåíèåì îòêðûòîãî êàíàëà 30 ìÎì è ñèíõðîííûé MOSFET êëþ÷ âåðõíåãî ïëå÷à ñ ñîïðîòèâëåíèåì êàíàëà 60 ìÎì, îáåñïå÷èâàþùèå âûñîêèé ÊÏÄ è ìèíèìàëüíûå òåïëîâûå ïîòåðè. Íà Ðèñóíêå 2 ïîêàçàíû çàâèñèìîñòè ÊÏÄ è

63

Ðèñóíîê 6. Òåðìîãðàììà âåäóùåé ìèêðîñõåìû â ñõåìå íà Ðèñóíêå 4 ïðè òîêå 10 À è åñòåñòâåííîì îõëàæäåíèè. (Òåìïåðàòóðà îêðóæàþùåé ñðåäû 25 °C, òåìïåðàòóðà ïåðåãðåâà 38 °C).

ïîòåðü ìîùíîñòè îò òîêà íàãðóçêè â ðåæèìàõ íåïðåðûâíîé è ïðåðûâèñòîé ïðîâîäèìîñòè. Ðåæèì ïðåðûâèñòîé ïðîâîäèìîñòè ñóùåñòâåííî óëó÷øàåò ÊÏÄ ïðè ëåãêèõ íàãðóçêàõ, íåçíà÷èòåëüíî óâåëè÷èâàÿ óðîâåíü ïóëüñàöèé âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ. Íà Ðèñóíêå 3 ïîêàçàíà ðåàêöèÿ ñõåìû íà ñêà÷îê íàãðóçêè ïðè âûõîäíîé åìêîñòè âñåãî 330 ìêÔ.

Äâóõôàçíàÿ ñõåìà ïîçâîëÿåò óâåëè÷èòü âûõîäíîé òîê Íà Ðèñóíêå 4 ïðåäñòàâëåíà ïîëíàÿ ñõåìà äâóõôàçíîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ ñ ÷àñòîòîé ïåðåêëþ÷åíèÿ 1 ÌÃö, ïðåîáðàçóþùåãî âõîäíîå íàïðÿæåíèå 12  â âûõîäíîå íàïðÿæåíèå 1  ïðè âòåêàþùåì èëè âûòåêàþùåì òîêå äî 10 À. Ôàçû, ñèíõðîíèçèðóåìûå ãåíåðàòîðîì LTC6908-1, äëÿ ñíèæåíèÿ ïóëüñàöèé âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ ñäâèíóòû íà 180°. Çàâèñèìîñòè ÊÏÄ è ïîòåðü ìîùíîñòè îò òîêà íàãðóçêè äëÿ âñåé ñèñòåìû ïîêàçàíû íà Ðèñóíêå 5. Íèçêîå òåïëîâîå ñîïðîòèâëåíèå êîðïóñà ìèêðîñõåìû LTC3623 ïîçâîëÿåò èñïîëüçîâàòü äëÿ îòâîäà òåïëà ïå÷àòíóþ ïëàòó. Òåðìîãðàììà ïëàòû èçîáðàæåíà íà Ðèñóíêå 6. Êàê âèäíî èç Ðèñóíêà 5, ïðè âûõîäíîì òîêå 10 À êàæäàÿ ôàçà ðàññåèâàåò 1.8 Âò, ÷òî ïðèâîäèò ê ïîâûøåíèþ òåìïåðàòóðû êðèñòàëëà äî 63 °C ïðè òåìïåðàòóðå îêðóæàþùåé ñðåäû 25 °C è íóëåâîé ñêîðîñòè îáäóâà.

Çàêëþ÷åíèå Ïîíèæàþùèé ðåãóëÿòîð LTC3623 ïîçâîëÿåò ñîçäàâàòü êîìïàêòíûå ëîêàëèçîâàííûå ê

ÑÕÅÌÛ

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

íàãðóçêå ðåøåíèÿ, îòäàþùèå â íàãðóçêó âòåêàþùèé èëè âûòåêàþùèé òîê äî 5 À. Âûõîäíóþ ìîùíîñòü ëåãêî óâåëè÷èòü ïóòåì ïàðàëëåëüíîãî ñîåäèíåíèÿ óñòðîéñòâ, ÷òî äîïîëíèòåëüíî ïîçâîëèò ðàñïðåäåëèòü âûäåëåíèå òåïëà è ñíèçèòü âûõîäíûå ïóëüñàöèè. Ïðîáëåìû ðàññåèâàíèÿ òåïëà ìèíèìèçèðóþòñÿ íèçêèì òåïëîâûì ñîïðîòèâëåíèåì è âûñîêèì

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

ÊÏÄ LTC3623. Îáøèðíûé íàáîð ïðîãðàììèðóåìûõ ôóíêöèé LTC3623 óäîâëåòâîðÿåò òðåáîâàíèÿì øèðîêîãî ñïåêòðà ïðèëîæåíèé. ÐË

Ìàòåðèàëû ïî òåìå

ÑÕÅÌÛ

1. Datasheet Linear Technology LTC3623 2. Datasheet Linear Technology LTC6908-1

63

Îïåðàöèîííûé óñèëèòåëü ëèíåàðèçóåò õàðàêòåðèñòèêó óñèëèòåëÿ, óïðàâëÿåìîãî íàïðÿæåíèåì Mike Irwin EDN

ÏÏîëåâûå òðàíçèñòîðû øèðîêî èñïîëüçóþòñÿ â óñèëèòåëÿõ, óïðàâëÿåìûõ íàïðÿæåíèåì, è â àòòåíþàòîðàõ, â êîòîðûõ îíè ñëóæàò â êà÷åñòâå ïåðåìåííûõ ñîïðîòèâëåíèé. ÓïðàâVC 0…5 Â

15 Â

C4 10 nF ÏËÅÍÎ×ÍÛÉ

R3 2.2k 1

–

2

IC1A + 3

R6 50k R5 50k

R1 300k R 2 1k

IC1B

7

VREF = 50 ì VDS = 50 ìÂ

C2 10 µF ÍÅÏÎËßÐÍÛÉ ÝËÅÊÒÐÎËÈÒÈ×ÅÑÊÈÉ

D

D

G

Q1B

R13 470k C5 10 nF FILM

G

VGS D1

6 –

R8 50k

ID

IN6263 ØÎÒÒÊÈ

5 +

R7 50k

R4 4.7k Q1A

ëÿþùåå íàïðÿæåíèå, ïðèëîæåííîå ê çàòâîðó, óñòàíàâëèâàåò ñîïðîòèâëåíèå êàíàëà è îáùåå óñèëåíèå ñõåìû. Èç-çà øèðîêîãî ðàçáðîñà õàðàêòåðèñòèê ïîëåâûõ òðàíçèñòîðîâ

S 2N3958 ÑÄÂÎÅÍÍÛÉ ÏÎËÅÂÎÉ ÒÐÀÍÇÈÑÒÎÐ

S R12 470k

C3 220 pF ÊÅÐÀÌÈ×ÅÑÊÈÉ R9 220k 2 3

R11 150

–

6

IC2 +

R10 100k

ÀÓÄÈÎÂÛÕÎÄ 6 Â ï-ï ÀÓÄÈÎÂÕÎÄ 6 Â ï-ï

C1 100 nF ÏËÅÍÎ×ÍÛÉ

Ðèñóíîê 1. Ýòîò óïðàâëÿåìûé íàïðÿæåíèåì óñèëèòåëü èìååò äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí îò –55 äÁ äî 0 äÁ.

64

ÑÕÅÌÛ

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

íåðåäêî òðåáóåòñÿ èõ èíäèâèäóàëüíûé ïîäáîð. Äëÿ ðåàëèçàöèè óïðàâëÿåìîãî íàïðÿæåíèåì óñèëåíèÿ â ñõåìå íà Ðèñóíêå 1 èñïîëüçóåòñÿ óïðàâëÿþùàÿ êîíôèãóðàöèÿ âåäóùèé-âåäîìûé íà îñíîâå ñîãëàñîâàííîé ïàðû ïîëåâûõ òðàíçèñòîðîâ. Ýòî óñèëåíèå ÿâëÿåòñÿ ëèíåéíîé ôóíêöèåé ïðèëîæåííîãî óïðàâëÿþùåãî íàïðÿæåíèÿ VC.  îòëè÷èå îò ñõåì, â êîòîðûõ ôóíêöèþ ýëåìåíòà, ðåãóëèðóþùåãî óñèëåíèå, âûïîëíÿåò îäèí ïîëåâîé òðàíçèñòîð, ñõåìà íà Ðèñóíêå 1 îáåñïå÷èâàåò ìèíèìàëüíîå óñèëåíèå ïðè VC = 0  è ëèíåéíîå óâåëè÷åíèå óñèëåíèÿ ñ ðîñòîì VC. Çà ñ÷åò àâòîñìåùåíèÿ ñõåìû òàêæå êîìïåíñèðóåòñÿ ðàçáðîñ õàðàêòåðèñòèê ìåæäó ðàçëè÷íûìè ýêçåìïëÿðàìè òðàíçèñòîðîâ, äåëàÿ ïîäáîð óñòðîéñòâ ìåíåå êðèòè÷íûì. Ñõåìà ïîääåðæèâàåò íàïðÿæåíèå ñòîêà VDS òðàíçèñòîðà Q1A íà íèçêîì óðîâíå (VREF = 50 ìÂ), ãàðàíòèðóþùåì, ÷òî òðàíçèñòîð ðàáîòàåò â ëèíåéíîé îáëàñòè åãî âûõîäíîé õàðàêòåðèñòèêè. Îïåðàöèîííûé óñèëèòåëü IC1A, óïðàâëÿÿ íàïðÿæåíèåì çàòâîðà VGS òðàíçèñòîðà Q1A, ïîääåðæèâàåò íàïðÿæåíèå VDS ðàâíûì VREF, à Q1A çàáèðàåò òîê èç èñòî÷íèêà òîêà Õàóëåíäà, ñäåëàííîãî íà óñèëèòåëå IC1B. Âûòåêàþùèé òîê ID ðàâåí

ID (ìÀ ) =

VC (êÎì), R5

ãäå VC – óïðàâëÿþùåå íàïðÿæåíèå. Òîãäà ñîïðîòèâëåíèå êàíàëà RD â êèëîîìàõ áóäåò ðàâíî

RD =

R VREF 0.05 = = 0.05 5 .

ID ID VC

Ðèñóíîê 2. Òðåóãîëüíûå èìïóëüñû 0…4 Â ëèíåéíî ìîäóëèðóþò 500-ãåðöîâûé ñèãíàë íà àóäèîâõîäå.

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

Òî æå íàïðÿæåíèå VGS ÷åðåç ðåçèñòîð R12 ïðèëîæåíî ê çàòâîðó Q1B. Ïîñêîëüêó òðàíçèñòîðû â Q1 õîðîøî ñîãëàñîâàíû, Q1A è Q1B èìåþò îäèíàêîâûå ñîïðîòèâëåíèÿ êàíàëîâ RD. Ïðè èçìåíåíèè VC îò 0  äî 5  íàïðÿæåíèå VGS èçìåíÿåòñÿ îò çíà÷åíèÿ ïîðÿäêà 370 ì (îãðàíè÷åííîãî ñòàáèëèòðîíîì D1 äëÿ çàùèòû îò ïðîòåêàíèÿ òîêà ìåæäó çàòâîðîì è èñòîêîì) äî íàïðÿæåíèÿ îòñå÷êè (äëÿ òðàíçèñòîðà 2N3958 ýòî ïðèáëèçèòåëüíî 1.7 Â). Óñèëåíèå G íåèíâåðòèðóþùåãî óñèëèòåëÿ IC2 óñòàíàâëèâàåòñÿ óïðàâëÿåìûì ñîïðîòèâëåíèåì RD òðàíçèñòîðà Q1B â ñîîòâåòñòâèè ñ ôîðìóëîé

G = 1+

R9 R9 = 1+ .

R5 RD VREF VC

Ìàêñèìàëüíîå óñèëåíèå ðàâíî

GMAX =

R9 , R0

ãäå R0 – ìèíèìàëüíîå ñîïðîòèâëåíèå êàíàëà ïðè VGS = 0, êîòîðîå äëÿ òðàíçèñòîðà 2N3958 ðàâíî ïðèìåðíî 450 Îì. Ìèíèìàëüíîå óñèëåíèå ðàâíî 1, êîãäà ïîëåâîé òðàíçèñòîð íå ïðîâîäèò òîê (VGS ðàâíî íàïðÿæåíèþ îòñå÷êè). Ñõåìà îñëàáëÿåò óðîâåíü âõîäíîãî àóäèîñèãíàëà äî çíà÷åíèÿ ìåíåå 10 ì ïèê-ïèê. Ýòî îñëàáëåíèå ìèíèìèçèðóåò èñêàæåíèÿ â ïîëåâîì òðàíçèñòîðå è, êðîìå òîãî, óñòàíàâëèâàåò óðîâåíü îãðàíè÷åíèÿ íà âûõîäå IC2.

R13 è C5 â ñî÷åòàíèè ñ R12 óìåíüøàþò èñêàæåíèÿ ïðè áîëåå âûñîêèõ óðîâíÿõ ñèãíàëà. Åñëè èñïîëüçîâàòü êîìïîíåíòû ñ íîìèíàëàìè, óêàçàííûìè íà ñõåìå, ïðè èçìåíåíèè óïðàâëÿþùåãî íàïðÿæåíèÿ VC îò 0  äî 5  óñèëåíèå áóäåò ëèíåéíî ðàñòè îò –55 äÁ äî 0 äÁ. Ìàêñèìàëüíàÿ àìïëèòóäà ñèãíàëà, ñ êîòîðûì ìîæåò ðàáîòàòü ñõåìà, ðàâíà 6  ïèê-ïèê. Íà Ðèñóíêå 2 ïîêàçàí ðåçóëüòàò ìîäóëÿöèè 500-ãåðöîâîé ñèíóñîèäû òðåóãîëüíûì ñèãíàëîì, èçìåíÿþùèìñÿ â äèàïàçîíå îò 0  äî 4 Â. ×òîáû ïîëó÷èòü íàèëó÷øèå õàðàêòåðèñòèêè ñõåìû, ìèêðîñõåìà IC1 äîëæíà èìåòü íèçêèå çíà÷åíèÿ íàïðÿæåíèÿ ñìåùåíèÿ è âõîäíûõ òîêîâ, òàêèå, ñêàæåì, êàê ó îïåðàöèîííîãî óñèëèòåëÿ OP290.  êà÷åñòâå IC2 ñëåäóåò èñïîëüçîâàòü ÎÓ ñ áîëüøèì ïðîèçâåäåíèåì êîýôôèöèåíòà óñèëåíèÿ íà ïîëîñó ïðîïóñêàíèÿ, íàïðèìåð, NE5534. Îäíàêî ïðè ñíèæåí-

ÑÕÅÌÛ

65

íîì óñèëåíèè ìîæíî ñ óñïåõîì èñïîëüçîâàòü íåäîðîãèå óñòðîéñòâà, òàêèå êàê LF353 è LF351. Êðîìå òîãî, åñëè çàìåíèòü R1 íà 100 êÎì è â êà÷åñòâå IC1 èñïîëüçîâàòü OP290, à â êà÷åñòâå IC2 – TL031, ñõåìó ìîæíî ïèòàòü îò èñòî÷íèêà ±5 Â. Ìàêñèìàëüíûé òîê, ïîòðåáëÿåìûé ñõåìîé ïðè ïèòàíèè íàïðÿæåíèÿìè ±5 Â, ðàâåí 0.33 ìÀ, ÷òî ïîçâîëÿåò îòíåñòè åå ê êàòåãîðèè ýíåðãîýôôåêòèâíûõ óñòðîéñòâ. ÐË

66

Ìàòåðèàëû ïî òåìå

ÑÕÅÌÛ

1. Datasheet InterFET 2N3958 2. Datasheet Analog Devices OP290 3. Datasheet Texas Instruments TL031 4. Datasheet Texas Instruments NE5534 5. Datasheet STMicroelectronics LF351 6. Datasheet Texas Instruments LF353 7. Datasheet WEJ IN6263

ÐàäèîËîöìàí – ñåíòÿáðü 2018

Æóðíàë äëÿ òåõ, êòî èíòåðåñóåòñÿ ýëåêòðîíèêîé

Åñëè Âàì íåáåçðàçëè÷íû òåìû: ìèêðîêîíòðîëëåðû àâòîìàòèçàöèÿ ñèëîâàÿ ýëåêòðîíèêà ñâåòîòåõíèêà ÑÀÏÐ èçìåðåíèÿ

èëè Âû ÿâëÿåòåñü íîñèòåëåì ïåðåäîâûõ çíàíèé â äðóãèõ îáëàñòÿõ ýëåêòðîíèêè è ãîòîâû èõ ïîïóëÿðèçèðîâàòü ïðèãëàøàåì ê ñîòðóäíè÷åñòâó!

íàñòîÿùåå íåìåöêîå êà÷åñòâî

èíñòðóìåíò äëÿ ðàçäåëêè êàáåëÿ è ñíÿòèÿ èçîëÿöèè êîíòðîëüíîèçìåðèòåëüíîå îáîðóäîâàíèå

ïðîìûøëåííûå êîðïóñà âûêëþ÷àòåëè äàò÷èêè êëåììû íà DIN ðåéêó è äëÿ ïå÷àòíûõ ïëàò