26

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 5/2002

Obliczanie elementów

przetwornicy o regulowanym

napiêciu wyjœciowym

Podobnie jak dla przetwornicy o sta³ym

napiêciu wyjœciowym, dla przetwornicy

o regulowanym napiêciu wyjœciowym

(LM2576(HV)-ADJ) _ rys. 12 nale¿y za³o-

¿yæ:

1. wartoœæ napiêcia wyjœciowego,

2. maksymaln¹ wartoœæ napiêcia wejœcio-

wego.

3. maksymalny pr¹d obci¹¿enia.

Schemat przetwornicy o regulowanym na-

piêciu wyjœciowym przedstawiono na rys.

12.

Wyznaczenie wartoœci rezystorów R1

i R2 przy danym napiêciu wyjœciowym

Wartoœæ rezystora R1 nale¿y przyj¹æ w za-

kresie od 1

÷

5 k

Ω

.

Wartoœæ rezystora R2 nale¿y wyznaczyæ

z wyra¿enia:

w którym: U

REF

= 1,23 V.

Obliczenie wartoœci indukcyjnoœci d³a-

wika L1

Wyznaczenie wartoœci E . T [V .

µ

s]

przy czym f jest czêstotliwoœci¹ generatora

równ¹ 52 kHz.

Dla obliczonej wartoœci ET, wartoœæ induk-

cyjnoœci d³awika nale¿y wyliczyæ z wykre-

su podanego na rys. 13.

Obliczanie wartoœci kondensatora C2

W celu zapewnienia stabilnej pracy prze-

twornicy wartoϾ kondensatora C2 powin-

na spe³niaæ zale¿noœæ:

[ ][ ]

C

U

U

L H

F

we

wy

2

13 300

≥

⋅

max

µ

µ

(

)

[ ][

]

E T U

U

U
U

f kHz

V s

we

wy

wy

we

⋅ =

−

⋅

⋅

1000

µ

R

R

U

U

wy

REF

2

1

1

=

⋅

−











Jednak w celu osi¹gniêcia zadowalaj¹cej

wartoœci napiêcia têtnieñ na wyjœciu obli-

czon¹ wartoœæ pojemnoœci kondensatora

C2 nale¿y kilkakrotnie zwiêkszyæ.

Zasady wyboru diody kluczuj¹cej i kon-

densatora wejœciowego C1 s¹ takie sa-

me, jak dla przetwornicy o sta³ym napiêciu

wyjœciowym.

Zalecenia dotycz¹ce monta¿u

przetwornicy

W ka¿dym urz¹dzeniu impulsowym mon-

ta¿ ma bardzo istotne znaczenie. Gwa³-

townie prze³¹czane pr¹dy w powi¹zaniu

z indukcyjnoœci¹ doprowadzeñ wytwarza-

j¹ przejœciowe stany nieustalone, które ob-

ni¿aj¹ sprawnoœæ przetwornicy i mog¹

stwarzaæ inne powa¿ne problemy.

Zasada ³¹czenia œcie¿ek doprowadzeñ dla

przetwornicy o sta³ym i regulowanym na-

piêciu wyjœciowym jest przedstawiona na

rys. 14.

W celu minimalizacji indukcyjnoœci œcie-

¿ek i pêtli masy, d³ugoœæ doprowadzeñ

wskazywanych przez linie pogrubione po-

winna byæ mo¿liwie ma³a.

Nale¿y równie¿ poprowadziæ prawid³owo

œcie¿ki masy ³¹cz¹c je do pojedynczego

punktu uziemienia lub do p³aszczyzny ma-

sy. W przypadku wersji z regulowanym

napiêciem wyjœciowym rezystory progra-

muj¹ce R1 i R2 powinny siê znajdowaæ

mo¿liwie blisko uk³adu scalonego, aby za-

pewniæ krótkie po³¹czenie z wyprowadze-

niem wejœcia dla sygna³u sprzê¿enia zwrot-

nego.

Odprowadzanie ciep³a

Utrzymanie temperatury z³¹cza uk³adu

scalonego w obrêbie dozwolonego zakre-

su bêdzie zapewniaæ poprawn¹ i bezawa-

ryjn¹ pracê przetwornicy.

Ca³kowit¹, wydzielan¹ moc w uk³adzie

mo¿na oszacowaæ jako:

P

U

I

U
U

I U

D

we Q

wy

we

L

SAT

=

⋅ +

⋅ ⋅

przy czym:

I

Q

_ pr¹d spoczynkowy

I

SAT

_ napiêcie nasycenia klucza.

Dopuszczalna temperatura z³¹cza dla uk³a-

du LM2576 wynosi 125

o

C. Aby stworzyæ

pewien margines bezpieczeñstwa powin-

no siê przyjmowaæ temperaturê o 15

o

C

ni¿sz¹. Je¿eli wyznaczona temperatura

pracy z³¹cza jest wy¿sza ni¿ temperatura

bezpieczna, nale¿y zastosowaæ dodatko-

wy radiator.

Przyk³ady zastosowañ uk³adu LM2576

Na rys. 15 przedstawiono przetwornicê

pracuj¹c¹ w konfiguracji ”buck-boost”

umo¿liwiaj¹c¹ uzyskanie napiêcia ujem-

nego o wartoœci _12 V przy dodatnim na-

piêciu wejœciowym.

Dla napiêæ wejœciowych o wartoœci

+12 V lub wiêkszych, maksymalny pr¹d

wyjœciowy wynosi 700 mA. Przy mniej-

szych obci¹¿eniach minimalne napiêcie

wejœciowe mo¿e mieæ wartoœæ nawet

+4,7 V. Dla tej konfiguracji pr¹dy prze³¹cza-

PRZETWORNICE DC/DC

(3)

r

PODZESPO£Y

Rys. 12.

Schemat

przetwornicy

o regulowanym

napiêciu

wyjœciowym

Rys. 13. Wykres do wyznaczania wartoœci

indukcyjnoœci d³awika w uk³adzie o regulowanym

napiêciu wyjœciowym

Maksymalny pr¹d obci¹¿enia [A]

E

.

T[

V

.

µ

s]

0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

j¹ce s¹ wiêksze ni¿ dla standardowego

uk³adu obni¿aj¹cego napiêcie, co zmniej-

sza dostêpny pr¹d wyjœciowy oraz wyma-

ga zwiêkszenia pojemnoœci kondensatora

wyjœciowego. Mo¿e to równie¿ byæ przyczy-

n¹ przeci¹¿enia Ÿród³a zasilaj¹cego, je¿e-

li jego wydajnoœæ pr¹dowa jest mniejsza ni¿

5 A. W celu unikniêcia tego typu stanów

przejœciowych stosowane s¹ uk³ady

27

opóŸnionego w³¹czania przetwornicy lub

blokuj¹ce jej pracê przy obni¿onym napiê-

ciu. Pozwoli to napiêciu wejœciowemu na-

rosn¹æ do wystarczaj¹co wysokiego po-

ziomu przed w³¹czeniem klucza.

Zale¿noœæ okreœlaj¹ca szczytowy pr¹d

prze³¹czany, który odpowiada szczytowe-

mu pr¹dowi d³awika, jest nastêpuj¹ca:

przy czym:

I

L

_ maksymalny pr¹d wyjœciowy

L

1

_ indukcyjnoœæ d³awika

f

0

_ 52 kHz czêstotliwoœæ generatora.

(

)

I

I U

U

U

U U

U

U

f

p

L

we

wy

we

we wy

we

wy

=

+

+

+

⋅

1

2L

1 0

Nale¿y zwróciæ równie¿ uwagê na maksy-

malne napiêcie, które od³o¿y siê na uk³a-

dzie scalonym i diodzie D1. Napiêcie to

jest sum¹ wartoœci bezwzglêdnych napiê-

cia wejœciowego i wyjœciowego. Przyk³ado-

wo: dla napiêcia wyjœciowego wynosz¹-

cego _12 V, maksymalne dopuszczalne

napiêcie wejœciowe bêdzie mia³o wartoœæ

+28 V dla LM2576 oraz +48 V dla

LM2576HV.

Przetwornica przetwarzaj¹ca napiêcie

ujemne na ujemne

Przetwornica tego typu jest przedstawiona

na rys. 16. Dopuszczalny zakres napiêæ

wejœciowych wynosi od _5 do _12 V przy

napiêciu wyjœciowym wynosz¹cym _12 V.

Ograniczenia wyjœciowego pr¹du wynika-

j¹ z dopuszczalnego pr¹du klucza z uwa-

gi na fakt, ¿e w tego typu uk³adzie pr¹dy

prze³¹czania s¹ relatywnie wysokie.

Zasilacz o regulowanym napiêciu

wyjœciowym i o ma³ych têtnieniach

na wyjœciu

Na rys. 17 przedstawiono zasilacz o regu-

lowanym napiêciu wyjœciowym w zakre-

sie od 1,2 do 50 V przy wydajnoœci pr¹do-

wej wynosz¹cej 3 A. Zastosowany na wyj-

œciu filtr LC redukuje oko³o 10-krotnie am-

plitudê têtnieñ napiêcia wyjœciowego.

Dodatkowe uk³ady blokuj¹ce

i opóŸniaj¹ce dzia³anie przetwornicy

przy zbyt niskim napiêciu wejœciowym

Jak wspomniano wczeœniej, w pewnych

zastosowaniach po¿¹dane jest zabloko-

wanie przetwornicy do momentu a¿ na-

piêcie wejœciowe osi¹gnie wymagan¹ war-

toœæ. Na rys. 18 przedstawiono uk³ad blo-

kuj¹cy przetwornicê dla napiêæ wejœcio-

wych ni¿szych od:

U

TH

≈

U

D1

+ 2U

BET1

Podobny skutek bêdzie mia³o opó¿nienie

momentu w³¹czenia przetwornicy.

Na rys. 19 przedstawiono uk³ad opóŸniaj¹-

cy moment w³¹czenia przetwornicy o 10 ms.

Zmieniaj¹c wartoœæ pojemnoœci konden-

satora C2, okreœlaj¹cego sta³¹ czasow¹,

mo¿na czas opóŸnienia w³¹czenia zmieniæ.

n

Maciej Feszczuk

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 5/2002

Rys. 14. Zasada prawid³owego do³¹czania elementów do uk³adu LM2576

a _ wersja o sta³ym napiêciu wyjœciowym, b _ wersja o regulowanym napiêciu wyjœciowym

a)

b)

Rys. 15. Przetwornica przetwarzaj¹ca napiêcie dodatnie na ujemne o wartoœci _12 V. Diodê D1 nale¿y

dobraæ uwzglêdniaj¹c wartoœæ napiêcia wejœciowego w konkretnym zastosowaniu.

Rys. 16. Przetwornica dostarcza-

j¹ca napiêcia ujemnego

o wartoœci _12 V.

Typowe pr¹dy obci¹¿enia:

dla U

we

= _5,2 V _ 400 mA,

dla U

we

= _7 V _ 750 mA

Rys. 17. Zasilacz o regulowanym napiêciu wyjœciowym

Rys. 18.
Uk³ad blokuj¹cy
przetwornicê

Rys. 19. Uk³ad opóŸniaj¹cy w³¹czenie przetwornicy