Familia de circuite integrate InnoSwitch™3-CE a revoluționat proiectarea surselor de tensiune, permițând realizarea de surse de alimentare de randament ridicat, foarte compacte pentru produse de larg consum precum convertoare de semnal TV digital, adaptoare de rețea, difuzoare fără fir și terminale pentru jocuri. Similar cu alți membri ai familiei InnoSwitch3, InnoSwitch3-CE prezintă o parte primară QR (Quasi-Resonant), controler flyback cu mod de conducție continuu și discontinuu (CCM/CDM) și un MOSFET în partea primară de 650V. Avantajul stabilizării în partea secundară este obținut fără optocuploare prin reacție izolată FluxLink™, care facilitează, de asemenea și un control foarte precis al stabilizării sincrone în secundar.
Figura 1: InnoSwitch3-CE – caracteristici tehnologice principale.
Cu un procent de 94% al randamentului dat de raportul dimensiune/sarcină, care elimină virtual necesitatea radiatorului, o imunitate excelentă la zgomot și un riplu de ieșire foarte redus, dispozitivele InnoSwitch3-CE permit integrarea unor surse de mici dimensiuni într-o gamă largă de produse de larg consum, care necesitau anterior surse de tensiune externe. Randamentul ridicat al comutației este completat de consumul extrem de redus în mod de așteptare – mai puțin de 15mW, fără sarcină – permițând crearea de surse de tensiune care respectă normele de eficiență energetică globale existente și propuse. O serie cuprinzătoare de caracteristici de protecție a fost, de asemenea, integrată în familia InnoSwitch3-CE, îmbunătățind performanțele și siguranța în funcționare. Printre acestea pot fi menționate un MOSFET cu stabilizare sincronă (SR), protecție la scurtcircuit, protecție la supratensiune și subtensiune pe linia de intrare, buclă deschisă, protecție la supratemperatură prin blocare sau histerezis, precum și protecție pe ieșire la supracurent și supratensiune.
Figura 1 ilustrează caracteristicile tehnice importante integrate în noua familie InnoSwitch3, care conduc la excepționalul randament și siguranța în funcționare a acestor dispozitive. Circuitele integrate InnoSwitch3-CE încorporează legătura de comunicație prin cuplare inductivă patentată de POWER INTEGRATIONS, FluxLink. Utilizând această tehnologie, circuitele integrate InnoSwitch3-CE sunt capabile să controleze cu precizie operarea comutării în primar cu stabilizare sincronă în secundar pentru a maximiza randamentul.
Controlul precis previne potențialele probleme de conducție în cruce sau “shoot through”, chiar dacă sarcina se schimbă forțând sursa de tensiune să execute o tranziție repetată între modurile de operare DCM și CCM. Suplimentar, FluxLink este o barieră de siguranță între tehnologii, aprobată pe plan mondial ce oferă izolație galvanică între tensiunea ridicată din primar și tensiunea mică din secundar. Aceasta elimină necesitatea de utilizare a unor componente discrete nesigure, precum optocuploare pentru a oferi reacție.
Controlerul flyback quasi-rezonant din primar implică o combinație de control pornit-oprit, tehnici de control cu frecvență variabilă și curent variabil pentru a păstra același randament pe tot domeniul de sarcină. Această abordare permite familiei InnoSwitch3 CE să ofere o soluție de putere virtual fără zgomot furnizând până la 65W – mult dincolo de capabilitatea de putere a schemelor de control tradițional pornit-oprit. Partea secundară constă dintr-un controler, un circuit transmițător cuplat magnetic la receptorul din primar prin legătura de reacție FluxLink, circuite de control de tensiune constantă (CV) și curent constant (CC) pentru stabilizarea tensiunii și curentului de ieșire, driver de stabilizare sincronă și numeroase funcții de siguranță care pot fi selectate pentru a livra fie o auto-repornire, fie o închidere ca răspuns la o problemă de funcționare.
Stabilizarea excelentă a tensiunii de ieșire (mai bună de ±3% pe linie și sarcină) și stabilizarea curentului de ieșire (mai bună de ±5 % pe linie și sarcină) este obținută prin detecția din secundar.
Figura 2: Sursă de tensiune pentru rețea 3A, 12V, bazată pe InnoSwitch3-CE Part INN3166C .
Controlerul din secundar direcționează operarea din primar, inițiind un ciclu de comutație în primar numai atunci când și-a terminat propriul ciclu de comutație. QR sau comutația quasi-rezonantă forțează MOSFET-ul integrat în primar să pornească la o tensiune minimă de MOSFET, indusă de inelul DCM. Acest lucru reduce semnificativ pierderile în comutație și EMI. Imunitatea excelentă la zgomot permite aplicațiilor care utilizează InnoSwitch3-CE să atingă nivele de performanță de clasă “A” pentru EN61000-4; EN61000-4-2, 4-3 (30V/m), 4-4, 4-5, 4-6, 4-8 (100A/m) și 4-9 (1000A/m), asigurând conformitate pentru proiectele integrate.
Schema unui proiect tipic de convertor flyback (convertor coborâtor-ridicător) utilizând Inno Switch3-CE este prezentată în Figura 2, demonstrând nivelul de integrare atins. Schema prezintă o sursă de tensiune de 36W cu intrare universală (90 VAC – 265 VAC) care furnizează o ieșire de 3A, 12V bine stabilizată.
Condensatorul în clasă X de înaltă tensiune, C1, și bobina de mod comun, L1, formează un filtru de mod comun, iar linia de intrare este stabilizată prin puntea stabilizatoare, BR1. Netezirea și filtrarea este realizată de un filtru π format de condensatoarele C2, C3 și inductorul, L2.
Termistorul, RT1, limitează saltul de curent, iar varistorul, RV1, oferă protecție la supratensiune. Circuitul integrat INN3166 InnoSwitch3 dispune de auto-pornire utilizând o sursă internă de tensiune – curent care încarcă C6 – condensatorul de bypass din primar conectat la pinul BPP. Pe timpul operării normale, partea primară a controlerului este alimentată de la înfășurarea auxiliară a transformatorului, T1, prin dioda, D2, și filtrată prin rezistența, R5 și condensatorul, C5. Tensiunea de linie este monitorizată prin rezistențele R1 și R2 care trimit un curent către pinul V de înaltă tensiune, aceasta fiind proporțională cu tensiunea DC prin C3. Acest semnal este utilizat pentru a oferi o protecție precisă la supratensiune și subtensiune, consumând mai puțin de 3mW.
Stabilizarea în secundar este realizată de stabilizatorul sincron (SR) FET, Q1. O rețea de ștrangulare RC realizată din R6 și C11 slăbește orice frecvență ridicată prin SR FET care ar putea rezulta din pierderile în inductanța înfășurărilor transformatorului și din capacitățile parazite din secundar. Pornirea Q1 este controlată de tensiunea din înfășurare detectată la pinul FWD (Forward) prin R7. În modul de operare CCM, MOSFET-ul de putere este oprit instantaneu înainte de inițierea de către controlerul secundar a unui nou ciclu de comutație pe primar prin mediul de comunicație FluxLink. În modul de operare DCM, MOSFET-ul de putere este oprit atunci când căderea de tensiune de pe MOSFET cade sub zero. Secundarul controlează MOSFET-ul din primar asigurându-se că niciodată nu pornește simultan cu SR FET-ul din secundar. Controlul precis permite circuitului Inno Switch3 să opereze în ambele moduri DCM și CCM. Această trecere fără probleme simplifică puternic proiectarea și optimizează soluțiile de putere pentru aplicațiile cu sarcini puternic variabile.
Tensiunea de ieșire este detectată prin divizorul de potențial format de rezistențele R8 și R9 cu punctul central conectat la pinul de reacție (FB). Dioda Zener, VR1, împreună cu R12 oferă protecție la supratensiune pe ieșirea din secundar. Când dioda Zener începe să conducă, este detectată ca o condiție de eroare de către pinul de bypass (BPS) din secundar. Informația de curent de ieșire este generată prin rezistența R11 și monitorizată de pinul de detecție curent ISense (IS) care are un prag de tensiune jos, de 33mV pentru a reduce pierderile.
InnoSwitch3-CE este disponibil în noua capsulă compactă InSOP 24D care furnizează izolație îmbunătățită de până la 4000V și dispune de aprobările de siguranță TUV (EN60950) și UL1577. Toate componentele sunt testate în producție 100% pentru HIPOT și descărcare parțială.
Detaliile complete ale acestui exemplu de proiect pot fi găsite pe website-ul firmei Power Integrations, împreună cu o unealtă de selecție online, Build Your Own InnoSwitch (BYOI – construiește-ți propriul InnoSwitch), care îi ghidează pe proiectanți în ceea ce privește dispozitivul InnoSwitch, care este echipat cu funcțiile cele mai potrivite pentru necesitățile lor. Unealta online BYOI precum și informații complete asupra familiilor de circuite integrate InnoSwitch3 sunt disponibile pe website-ul Power Integrations la adresa de internet: https://ac-dc.power.com/products/innoswitch-family/
Dacă doriți să aflați mai multe informații, vă invităm să intrați în legătură cu contactul dvs. CODICO pentru România.
Gergely Balogh | Tel: +36 308 670 687
Gergely.Balogh@codico.com | www.codico.com | www.codico.com/shop