Обзор импульсного стабилизатора напряжения ADP3050

ADP3050 как понижающий импульсный стабилизатор с ШИМ, который работает в режиме управления током, общая характеристика основных параметров. Знакомство с наиболее важными особенностями и сферами использования инструмента Buck Regulator Design Tool.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 27.02.2019
Размер файла 940,5 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Математическая морфология.

Электронный математический и медико-биологический журнал. 

Том 15. Вып. 4. 2016.

Обзор импульсного стабилизатора напряжения ADP3050

В представленной статье рассмотрен импульсный стабилизатор напряжения ADP3050, с использованием инструмента Buck Regulator Design Tool. Дано описание его основных параметров и особенностей. Была разобрана схема с использованием указанного стабилизатора напряжения, с конкретными входными и выходными параметрами, также с настроенной группой дополнительных параметров, таких как пульсации по току и напряжения. После чего выполнен анализ полученных результатов представленных как графически, так и в табличной форме. Построены графики коэффициента полезного действия, с указанием возможных потерь, амплитудно-частотные и фазочастотные характеристики, а также переходная характеристика. Некоторые полученные результаты были проверены с использовании формул представленных в технической документации устройства. Сделан вывод по качеству и надежности рассматриваемого компонента.

Как известно импульсный стабилизатор напряжения - это стабилизатор, работающий в ключевом режиме. Регулирующий элемент имеет два режима: режим отсечки (максимальное сопротивление) и режим насыщения (минимальное сопротивление). Помимо ключа, важнейшим элементов является интегратор, напряжение которого изменяется плавно[1].

ADP3050 - это понижающий импульсный стабилизатор с ШИМ, работающий в режиме управления током. Он включает в себя ключ с высоким рабочим током (1 А) и все необходимые логические блоки, функции управления и защиты. Данный стабилизатор имеет уникальную схему компенсации, которая позволяет применять выходные конденсаторы любого типа (танталовые, керамические, электролитические, OS-CON). В отличие от некоторых понижающих импульсных стабилизаторов рассматриваемый компонент не имеет ограничений на выбор конкретного типа выходного конденсатора или значения эквивалентного последовательного сопротивления[2].

Основные особенности ADP3050:

· Широкий диапазон входных напряжений: 3.6 В - 30 В;

· Варианты с регулируемым и фиксированным (3.3 В, 5В) выходным напряжением;

· Интегрированный силовой ключ, рабочий ток 1А;

· Работает с миниатюрными компонентами для поверхностного монтажа;

· Ограничение тока с проверкой на каждом цикле;

· Пиковое входное напряжение (100мс): 60 В.;

· 8-выводный корпус SOIC с улучшенной теплопередачей ;

· Может быть сконфигурирован как понижающий преобразователь, инвертер или преобразователь SEPIC.

Стабилизатор имеет специальный вход BOOST, использующийся для дополнительной регулировки насыщения затвора силового ключа, что позволяет увеличить эффективность стабилизатора. Высокая частота переключения позволяет использовать малые внешние компоненты для поверхностного монтажа. Возможность использования широкого выбора компонентов, имеющихся в продаже, обеспечивает большую гибкость конструкции. Для полностью работоспособной схемы, необходимо всего несколько внешних компонентов.

ADP3050 имеет вход, использование которого запускает режим пониженного энергопотребления, общий ток питания уменьшается до 20 мА. Внутренние функции защиты включают в себя схему защиты от перегрева, а также схему ограничения тока с проверкой на каждом цикле[2].

Рассмотрим работу данного стабилизатора, используя возможности симуляции, предоставляемые компанией производителем Analog Devices, а именно с помощью Buck Regulator Design Tool. Изначально нам необходимо задать входные параметры и желаемые выходные. Не будем рассматривать крайние случаи, а также схемы с фиксированным выходным напряжением, зададимся произвольными средними значениями рисунок 1.

Рисунок 1. Основные параметры схемы

стабилизатор ток импульсный

Задали границы входного напряжения 9 В - 30 В, выходное напряжения 7 В, выходной ток 1 А, температура при которой собственно стабилизатор работает , после чего задали режим максимальной эффективности. Далее есть возможность задать дополнительные настройки.

Подробно настройки в этой статье рассматриваться не будут. Сейчас мы рассмотрим результаты виртуального моделирования рисунок 2.

Рисунок 2. Схема устройства

Таблица 1. Выходные параметры схемы

Полученные данные для Iout = 1A

Spec

Vinmin

Vinmax

Units

Vout actual

7,071

7,071

Volts

Vbias

7,0

7,0

Volts

Vboost

7,0

7,0

Volts

PWM Freq.

0,2

0,2

MHz

Don

0,84

0,25

Ton/Tpd

Doff

0,16

0,75

Ton/Tpd

IpkL1

1,062

1,294

Apk

IrippleL1

0,124

0,587

Appk

IrmsL1

1,001

1,014

Arms

Vout ripple

0,002

0,011

Vppk

Iin average

0,875

0,271

Amp

Как видно из таблицы 1, выходное напряжение соответствует желаемому, также мы можем видеть напряжения на выводах: bias, boost. Частота переключения 200 МГц, пульсации по току Iripple=0,124(9В)...0,587(30В), пульсации по напряжению Voutripple=0,002(9В)...0,011(30В). В качестве проверки рассчитаем выходное напряжение (очевидно что оно задается простым делителем напряжения на выходе FB):

Для нашей схемы: [3]

Расчетные данные полностью совпадают с данными моделирования.

Таблица 2. Выходные параметры схемы

Рассеиваемые мощности для Iout = 1A

Component

Vinmin

Vinmax

Units

IC

0,617

0,740

Watts

L1 (core + esr)

0,059

0,098

Watts

D1

0,043

0,204

Watts

Ploss total

0,804

1,070

Watts

Eff @ 1A

0,90

0,87

Pout/Pin

стабилизатор ток импульсный

Таблица 2 содержит данные о рассеиваемой мощности на элементах схемы. Также мы видим отношение выходной мощности к входной - это не что иное, как коэффициент полезного действия[4], он составляет 90% в случае минимального входного напряжения у нас это 9 В, и 87% при максимальном напряжении равном 30 В (это данные для тока в 1А). Максимальная рассеиваемая мощность 1,07 Вт. На рисунке 3, представлены графики зависимостей КПД от рабочего тока и потерь от рабочего тока. Очевидно, что с ростом тока возрастают и потери[5]. КПД выходит на стабильный участок при токе равном 200 мА(Vin=9 В) и при 450 мА для максимального напряжения равного 30 В.

Рисунок 3. Коэффициент полезного действия и потери

Таблица 3 отображает температурные показатели выходных компонентов при заданном токе. А также параметры стабилизации: запас по фазе и единичное усиление. Данные параметры можно наблюдать на графиках амплитудно-частотной и фазочастотной характеристиках.

Таблица 3. Температурные показатели. Параметры стабилизации

Температурные показатели при Iout = 1A

Component

Vinmin

Vinmax

Tja (?C/W)

IC

105

115

81

L1

57

58

37

D1

57

63

40

Параметры стабилизации при Iout = 1A

Vinmin

Vinmax

.????????? ????

15566

18368

Hz

????? ?? ????

40

57

Deg

Рисунок 4. АЧХ и ФЧХ

Построив переходную характеристику (рисунок 5), можем наблюдать зависимости выходного напряжения от времени, и выходного тока от времени. Представлены характеристики в момент переключения, для отображения высокой степени стабилизации устройства. Так пульсации по напряжению менее 20 мВ.

Рисунок 5. Переходная характеристика

Подводя итог, можно с уверенностью утверждать, что данный компонент имеет хорошие функциональные характеристики, а именно высокий коэффициент полезного действия равный или близкий к 90%, малые рассеиваемые мощности, что позволяет значительно упростить конструкцию изделий, не обременяя себя охлаждающими устройствами и отличные параметры надежности и качества. Также Analog Devices предлагает основные схемотехнические решения по использованию своих компонентов, кроме того есть специальные инструменты, которые быстро и качественно помогут получить готовый результат за короткий промежуток времени, что крайне удобно.

Литература

стабилизатор ток импульсный

1.https://ru.wikipedia.org/wiki/Импульсный_стабилизатор_напряжения (дата обращения: 16.11.2016).

2.Сайт компании AnalogDevices. URL: http://www.analog.com/ru/search.html?q=Adp3050 (дата обращения: 08.11.2016).

3.Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. М., 1998.

4.Кондаков Е.В. Импульсные преобразователи и стабилизаторы напряжения. Ростов-на-Дону., 2014.

5.Иванчура В.И., Капулин Д.В., Краснобаев Ю.В. Быстродействующие импульсные стабилизаторы напряжения [Электронный ресурс] // Институт космических и информационных технологий. ООО "Проспект", электронная версия книги. 2015.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Рассмотрение особенностей современных электрических и радиотехнических устройств. Использование стабилизаторов для обеспечения постоянства напряжения. Исследование принципа работы импульсного стабилизатора, а также его моделирование в среде Micro-Cap.

    лабораторная работа [3,0 M], добавлен 24.12.2014

  • Технические характеристики и принцип работы стабилизированного источника питания с непрерывным регулированием. Назначение функциональных элементов стабилизатора напряжения с импульсным регулированием. Расчет параметрического стабилизатора напряжения.

    реферат [630,8 K], добавлен 03.05.2014

  • Составление функциональной схемы стабилизатора напряжения, принципиальной электрической схемы. Принцип работы силовой части. Специфика разработки системы управления стабилизатором напряжения, управляемым по принципу широтно-импульсного моделирования.

    курсовая работа [248,4 K], добавлен 11.10.2009

  • Конструирование структурной электрической схемы ИВЭП, расчет ее элементов, построение временных диаграмм, отражающих принцип действия источников вторичного электропитания. Разработки печатной платы и конструкции импульсного преобразователя напряжения.

    курсовая работа [3,2 M], добавлен 14.04.2011

  • Стабилизатор напряжения, его предназначение. Экспериментальное определение характеристик полупроводниковых параметрического и компенсационного интегрального стабилизатора напряжения постоянного тока. Определение мощности, рассеиваемой на стабилизаторе.

    лабораторная работа [115,4 K], добавлен 18.06.2015

  • Основные параметры схемы электрического принципиального блока управления стабилизатора переменного напряжения. Технология изготовления печатных плат, их трассировка и компоновка. Расчет себестоимости блока управления стабилизатора переменного напряжения.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 14.06.2014

  • Анализ схемы электрической принципиальной и описание принципа работы регулируемого стабилизатора напряжения с "резисторным теплоотводом". Выбор элементной базы и основных вариантов ее установки. Расчет электрических параметров печатных проводников.

    курсовая работа [121,1 K], добавлен 07.07.2012

  • Классификация и параметры стабилизаторов напряжения тока. Характеристики стабилитрона и нагрузочного сопротивления. Компенсационный транзистор постоянного напряжения с непрерывным регулированием. Различные параметры мощности импульсного стабилитрона.

    реферат [492,5 K], добавлен 18.07.2013

  • Выбор и обоснование структурной и принципиальной схемы стабилизатора постоянного напряжения. Защита полупроводниковых стабилизаторов напряжения на основе операционного усилителя от перегрузок по току и короткому замыканию. Расчет регулирующего элемента.

    курсовая работа [632,2 K], добавлен 09.07.2014

  • Принцип действия, структура и методы расчета параметрического стабилизатора напряжения на основе кремниевого стабилитрона графоаналитическим способом. Определение h-параметров двух биполярных транзисторов, включенных по схеме с общей базой и эмиттером.

    курсовая работа [4,6 M], добавлен 30.06.2014

  • Конструкторский анализ электрической принципиальной схемы стабилизатора напряжения. Разработка и расчет варианта компоновки печатной платы устройства. Оценка помехоустойчивости и надежности изделия, описание его допустимых температурных режимов.

    курсовая работа [751,2 K], добавлен 03.12.2010

  • Описание и анализ аналогов. Преимущества разработанного стабилизатора напряжения, его функциональная и принципиальная схемы, принцип работы. Обоснование выбора и описание элементной базы устройства. Организация рабочего места техника-электромеханника.

    дипломная работа [28,7 K], добавлен 25.01.2009

  • Величина минимального напряжения на входе стабилизатора. Выбор кремниевого стабилитрона с номинальным напряжением стабилизации. Резисторы и конденсаторы, расчет величины сопротивления. Расчётный коэффициент стабилизации и коэффициент полезного действия.

    курсовая работа [113,3 K], добавлен 05.12.2012

  • Понятие, сущность, классификация, основы проектирования и расчета стабилизатора напряжения последовательного типа. Методика проектирования однофазного мостового выпрямителя, работающего на нагрузку с сопротивлением, порядок вычисления его параметров.

    курсовая работа [149,9 K], добавлен 09.09.2010

  • Разработка топологии ИМС параметрического стабилизатора напряжения и технологического маршрута производства в соответствии с данным техническим заданием. Создание внутрисхемных соединений и формированием защитного покрытия. Кремниевый стабилитрон.

    курсовая работа [5,7 M], добавлен 21.02.2016

  • Определение параметров электрических сигналов. Мгновенное значение напряжения для гармонического сигнала. Параметры импульсного напряжения. Мультивибратор – релаксационный генератор прямоугольных импульсов с самовозбуждением. Методика эксперимента.

    лабораторная работа [2,2 M], добавлен 11.03.2012

  • Рассмотрение пакета Electronics Workbench, проведение исследований. Знакомство с наиболее важными параметрами биполярного транзистора "2N3947". Анализ схемы снятия статистических характеристик. Основные способы увеличения напряжения питания на величину.

    контрольная работа [146,8 K], добавлен 22.03.2015

  • Анализ исходных данных и выбор схемы импульсного управления исполнительным двигателем постоянного тока. Принцип работы устройства. Расчёт генератора линейно изменяющегося напряжения. Построение механической и регулировочной характеристик электродвигателя.

    курсовая работа [843,9 K], добавлен 14.10.2009

  • Вольтамперная характеристика полупроводникового стабилитрона. Параметрические стабилизаторы напряжения. Соотношения токов и напряжений. Относительное приращение напряжения на выходе стабилизатора. Температурный коэффициент напряжения стабилизации.

    лабораторная работа [123,2 K], добавлен 03.03.2009

  • Определение внутреннего сопротивления параметрического стабилизатора напряжений, его измерение на выходе стабилизатора с помощью вольтметра. Данные для расчёта коэффициента стабилизации. Реализация эквивалентной схемы параметрического стабилизатора.

    лабораторная работа [33,9 K], добавлен 17.01.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.