Atunci când căutăm topologii existente de surse de tensiune în comutație, există numeroase tipuri care au evoluat pentru a răspunde unor cerințe specifice precum: putere mai mare, randament îmbunătățit, cost mai mic sau dimensiune redusă, dar puține dintre acestea pot fi considerate revoluționare. Familia InnoSwitch™ de circuite integrate de putere în comutație de la Power Integrations combină noi inovații tehnice în zona semiconductoarelor de putere, care vor revoluționa proiectele de surse de tensiune.
Această nouă familie de circuite integrate în comutație cu reacție CV/CC de înaltă tensiune este caracterizată de un MOSFET de putere integrat de 900V, rectificare sincronizată și un controler de precizie în secundar. La fel precum toate familiile Inno-Switch, noul circuit integrat InnoSwitch-EP dispune de comunicație magneto-inductivă de mare viteză de la POWER INTEGRATIONS – denumită FluxLink™, încorporată în capsula dispozitivului, care creează un cuplaj magnetic între primar și secundar. Tehnologia FluxLink poate oferi un control foarte precis al funcțiilor de comutație din primar și secundar, permițând o rectificare sincronizată, furnizând randament ridicat fără circuite de control complexe. (figura 1)
Înlocuirea diodei Schottky tradiționale cu un MOSFET stă la baza rectificării sincronizate. MOSFET-urile au o rezistență de mod activ foarte redusă, RDS (ON), astfel încât căderea de tensiune pe tranzistor este mult mai mică decât cea pe diode, conducând la o creștere semnificativă a randamentului. Cu toate acestea, trecerea la rectificarea sincronizată nu este o cale simplă, fără dificultăți. Este necesar ca circuitul de control să trimită corect comanda pentru MOSFET din primar în fază cu comanda din secundar. Acest circuit de control trebuie să se asigure că circulația curentului se face la un moment dat numai printr-un tranzistor. Pentru a preveni suprapunerea comutațiilor din primar (flyback) cu MOSFET-ul de rectificare sincron (care ar rezulta la o conducție în cros distructivă), controlerele introduc în mod uzual o întârziere între oprirea unui tranzistor și pornirea celuilalt.
Figura 1
Acest “timp mort” trebuie să fie suficient pentru a ține cont de întârzierile de propagare variabile asociate cu circuitele necesare pentru comanda tranzistoarelor pe părțile opuse ale barierei izolatoare. Integrarea unor elemente de comutare cheie (controler, MOSFET și driver) reduce această incertitudine și permite astfel reducerea timpului mort, crescând în mod corespunzător randamentul.
Astfel, deși rectificarea sincronă are avantaje, poate fi dificil de implementat, datorită provocării legate de timpii de comutație ai MOSFET-ului.
Abordarea ideală este de a controla comutarea din primar din partea secundară a sursei de alimentare. Se evită astfel necesitatea de a prezice starea fiecărui MOSFET, permițând astfel un timp mort mai mic, asigurând în același timp că cele două MOSFET-uri nu sunt niciodată simultan în stare activă. Totuși, până de curând, rectificarea sincronă necesita circuite optocuploare externe suplimentare, limitând utilizarea rectificării sincrone în aplicații compacte și/sau de înaltă siguranță în funcționare.
Figura 2
Tehnologia FluxLink (figura 2) din circuitul integrat InnoSwitch elimină necesitatea pentru acest extra-circuit. Controlul precis asigură că timpul mort nu este prea conservativ – ceea ce ar afecta negativ randamentul, dar nici prea agresiv – ceea ce ar prezenta riscuri de deteriorare ca efect al străpungerii. Pe lângă randamentul crescut, circuitul integrat în comutație cu reacție InnoSwitch-EP CV/CC permite stabilizare în cruce multi-ieșire excelentă, furnizând protecție de linie și răspuns tranzitoriu foarte rapid. Aplicațiile industriale cer din ce în ce mai mult surse de tensiune sigure și robuste, care oferă durată mare de viață și timp mare de lucru neîntrerupt, reducând astfel perioadele de oprire și costurile de service.
Ieșirile stabilizate multiple sunt adesea solicitate pentru comanda diferitelor funcții care necesită putere – ceasuri, motoare, interfețe de rețea, microprocesoare etc. Unele funcții necesită limite de tensiune foarte strânse, iar pentru a răspunde acestei probleme, inginerii au utilizat până acum post-stabilizatoare, care reduceau randamentul și adăugau un cost suplimentar soluției. Căderea de tensiune directă pe o diodă Schottky este dependentă de curent (datorită rezistenței parazite epitaxiale din structura Schottky), căderea de tensiune directă crescând odată cu creșterea curentului. Un controler cu o singură buclă poate stabiliza direct numai o singură ieșire și, de aceea, este incapabil să compenseze schimbările pe etaje de stabilizare multiple.
Figura 3
Circuitul prezentat în partea dreaptă a diagramei (figura 3) – bazat pe InnoSwitch-EP – utilizează un MOSFET cu stabilizare sincronă, care are o variație relativ mică a căderii de tensiune pe domeniul de sarcină. Acest lucru reduce efectele stabilizării în cruce pe alte ieșiri. Stabilizarea tensiunii de ieșire la sarcini reduse și fără sarcină este de asemenea îmbunătățită prin stabilizare sincronă.
Comutarea MOSFET-ului reduce puternic încărcarea de vârf a condensatorului de ieșire, care cauzează în mod tipic o creștere semnificativă a tensiunii de ieșire când sarcina de ieșire este insuficientă. Comutatoarele pentru sursele de tensiune de înalt randament sunt soluții ideale pentru inginerii ce doresc să se alinieze cerințelor normelor TEC (Total Energy Consumption) printr-o soluție ușor de implementat, care îmbunătățește randamentul sursei de la mod de așteptare la sarcină completă. De exemplu, circuitele integrate InnoSwitch-EP permit ca o sursă de tensiune de 20W să atingă un randament de 90% într-un design de multi-ieșire, reducând în același timp consumul fără sarcină la mai puțin de 20mW. Stabilizarea de tensiune pe linie este de înaltă precizie, mai bună de ±3%, împreună cu protecția de înaltă precizie la supra-curent, de asemenea, oferită. (figura 4)
Figura 4
Robustețea este îmbunătățită prin integrarea unui MOSFET cu putere de 900V, capabil de a rezista la fluctuații semnificative ale tensiunii de linie, ce pot fi întâlnite în cazul controlului motoarelor, monitorizărilor de rețea, măsurărilor industriale și aplicațiilor de energie regenerabilă. Proiectele pot fi făcute pentru a suporta atât tensiuni linie-neutru, cât și fază la fază. Dispozitivul de 900V oferă o plajă mare de siguranță în sistemele de 450VAC și continuă să opereze și când tensiunea are variații.
Circuitul integrat dispune, de asemenea, de protecție avansată și caracteristici de siguranță, incluzând: protecție la supratensiune pe ieșire; protecție la supracurent pe ieșire; închidere termică cu histerezis; monitorizarea tensiunii de linie cu protecție programabilă la supra și subtensiune. Companiile ce proiectează pentru piețele din întreaga lume pot fi sigure că o singură soluție InnoSwitch-EP 900V va funcționa sigur chiar și în cele mai provocatoare condiții regionale.
InnoSwitch-EP 900V are aprobări de siguranță UL1577 și TUV (EN60950) și este conform EN61000-4-8 (100A/m) și EN61000-4-9 (1000A/m). Sursele de tensiune bazate pe InnoSwitch-EP pot ajuta, de asemenea, ca produsele electronice să respecte cerințe de randament specifice produselor, hotărâte de U.S. DOE, ENERGY STAR (R), Comisia Europeană (Directiva Ecodesign pentru ErP și Code of Conduct), Comisia de energie pentru California și alte agenții.
Datorită randamentului ridicat, dispozitivele nu necesită un radiator, iar capsula unică eSOP permite ca circuitul integrat InnoSwitch-EP 900V să fie poziționat de-a lungul barierei izolatoare, care altfel ar fi fost un spațiu mort de pe placă.
Pentru mai multe detalii, contactați CODICO.
Ivan Mitic, va fi bucuros să vă ajute!
Contact:
Ivan Mitic – Tel: +43 1 86305 194
e-mail: ivan.mitic@codico.com
CODICO | www.codico.com | https://www.codico.com/shop/en/highlights.html
