W rubryce „Kalejdoskop elektronika” przedstawiamy najnowsze elementy elektroniczne pojawiające się na rynku.
Przede wszystkim prezentujemy układy aplikacyjne tych nowinek rynkowych. Prezentowane elementy są wybiera-
ne subiektywnie, ale zawsze staramy się przedstawić różnorodność funkcji i możliwości nowoczesnych podzespołów
wdrażanych do produkcji.
Elektronika Praktyczna 7/2005
62
K A L E J D O S K O P
Firma Analog Devices zaanonsowała wprowadzenie na rynek
nowego wzmacniacza AD8337 o regulowanym wzmocnieniu
(VGA – Variable Gain Amplifier). Układ jest ekonomicznym
wzmacniaczem o stałoprądowym sprzężeniu i 3 dB paśmie
przenoszenia równym 250 MHz. Wzmacniacz cechuje się
bardzo dobrymi parametrami szumowymi: wejściowe napię-
cie szumów wynosi 2,2 nV√Hz (f=10 MHz), a wejściowy
prąd szumów 2,2 pA√Hz (f=10 MHz). Struktura wewnętrz-
na wzmacniacza AD8337 jest przedstawiona na rys. 1.
Struktura układu jest zgodna z opracowana przez Analog
Devices topologią X-AMP. Na wejściu znajduje się przed-
wzmacniacz o wzmocnieniu 6 dB, następnie regulowany
tłumik (o zakresie do 24 dB) i wzmacniacz końcowy o
wzmocnieniu 18 dB. Nominalny zakres regulacji wzmoc-
nienia wynosi zatem 0…24 dB. Przedwzmacniacz ma
topologię wzmacniacza o sprzężeniu prądowym, a jego wzmocnienie
może być dodatkowo ustalane zewnętrznymi rezystorami. Wzmocnienie
wzmacniacza jest regulowane w sposób analogowy za pomocą napięcia
przykładanego do wejścia GAIN. To napięcie faktycznie ustala parametry
tłumika. Globalnie, dla całego wzmacniacza współczynnik regulacji wzmoc-
nienia wynosi 20 dB/V. Jak podaje producent, układ AD8337 szczególnie
dobrze nadaje się do zastosowań w skanerach PET, układach wymaga-
jących regulacji wzmocnienia, wysokiej jakości systemach ARW, torach
przetwarzania sygnałów I/Q, torach wizyjnych, medycznych i przemysło-
wych urządzeniach USG, układach odbiorczych radarów.
Rys. 1. Schemat funkcjonalny i wyprowadzenia wzmac-
niacza AD8337
Nowym produktem firmy Cirrus Logic jest układ CS44600.
Jest to 6-kanałowy kontroler cyfrowego wzmacniacza mocy
(z przetwarzaniem cyfra/PWM). Zawiera interpolator, układ kon-
wersji częstości próbkowania oraz wyjściowe stopnie sterujące
PWM przewidziane do pracy w układzie pół-mostka i pełnego
mostka. Układ jest zrealizowany z wykorzystaniem architektury
bezpośredniej konwersji cyfrowej, dzięki czemu uzyskano inte-
gralność sygnałów cyfrowych aż do końcowego filtra wyjścio-
wego i zminimalizowanie zakłóceń sygnałów analogowych, co
w efekcie pozwoliło uzyskać dobre parametry całego systemu.
W układzie CS44600 zintegrowano układ regulacji wzmocnienia,
detektor szczytu z ogranicznikiem, układ de-emfazy oraz 7 linii
I/O ogólnego przeznaczenia. Te linie I/O pozwalają na łatwe
tworzenie interfejsu do typowych, dostępnych stopni mocy.
Sprawność wzmacniaczy PWM osiąga 90%, dzięki czemu całość może
być zamknięta w małej obudowie LQFP (o 64 wyprowadzeniach), a także
można stosować mniejszy radiator i zasilacz o mniejszej mocy. Układ
CS44600 nadaje się szczególnie dobrze do systemów audio o dużej
dynamice, małych zniekształceniach i szumach, czyli np. do układów
odbiorczych A/V, DVD, głośników cyfrowych i samochodowych systemów
audio. Na rys. 1 przedstawiono strukturę wewnętrzną układu CS44600,
a na rys. 2 – schemat blokowy wzmacniacza 2 x 100 W, który jest
przygotowany przez firmę Cirrus jako projekt referencyjny.
Rys. 2. Schemat blokowy wzmacniacza akustycznego
2x100 W
Rys. 1. Struktura wewnętrzna układu CS44600
DS2740 jest nowym układem firmy Maxim/Dallas służącym
do zliczania ładunku elektrycznego. Układ mierzy przepły-
wający prąd (umie rozróżnić kierunek) i na tej podstawie
gromadzi informację o wypadkowym ładunku. Taka funkcja
jest bardzo przydatna do monitorowania stanu akumulato-
rów. Pomiar prądu jest wykonywany z rozdzielczością 15
bitów (plus znak), a wartość wypadkowego ładunku jaki
przepłynął przewodem pomiarowym jest przechowywana
w 16–bitowym rejestrze (wersja DS2740U). Układ jest
wyposażony w typowy dla firmy Dallas interfejs 1-Wire,
który służy zarówno do konfiguracji, jak i odczytu zare-
63
Elektronika Praktyczna 7/2005
K A L E J D O S K O P
Elektronika Praktyczna 7/2005
64
K A L E J D O S K O P
jestrowanych danych. Schemat blokowy układu DS2740 jest pokazany
na rys. 1.
Wejścia IS1 i IS2 są wyposażone w filtr analogowy, który rozciąga za-
kres dynamiczny układu dla obciążeń impulsowych. Rozdzielczość rejestru
gromadzącego informację o ładunku wynosi 6,25 µVh, co odpowiada
ładunkowi 0,3125 mAh dla bocznika 20 mV lub 0,6250 mAh dla bocz-
nika 10 mV. Przykładowy schemat układu aplikacyjnego jest pokazany na
rys. 2. Układ DS2740 jest zamykany w 8-nóżkowa obudowę µMAX.
Rys. 2. Podstawowy układ aplikacyjny DS2740
Rys. 1. Schemat blokowy układu DS2740
LP3881, nowy układ opracowany w firmie National Semi-
conductor, jest szybkim stabilizatorem napięcia o bardzo
małym spadku napięcia i stosunkowo dużym prądzie. Do
pracy stabilizator wymaga dwóch napięć wejściowych:
V
BIAS
(4,5…6 V) dostarcza napięcia polaryzującego bram-
kę szeregowego tranzystora regulacyjnego NMOS (rys. 1),
natomiast V
IN
jest napięciem wejściowym, zasilającym ob-
ciążenie. Strata napięcia na tranzystorze regulacyjnym, przy
prądzie obciążenia 0,8 A wynosi jedynie 75 mV. Napięcie
wyjściowe stabilizatora ma ustaloną wartość równą no-
minalnie 1,2 V, 1,5 V lub 1,8 V. Układ jest wykonany w
technologii CMOS, dzięki czemu jego pobór mocy jest bar-
dzo mały w porównaniu do konstrukcji bipolarnych. Prąd
wyprowadzenia masy, przy pełnym obciążeniu, wynosi zaledwie 3 mA.
Podstawowy układ pracy stabilizatora LP3881 jest pokazany na rys. 2.
LP3881 jest wyposażony w wejście S/D (shut down), umożliwiające
zdalne wyłączanie napięcia wyjściowego.
Rys. 2. Podstawowy układ pracy stabilizatora LP3881
Rys. 1. Schemat blokowy stabilizatora LP3881
Epson wprowadził do swojej oferty układy scalone służące
do zasilania białych diod LED. Przykładem takiego układu
jest S1F81210. Jest to specjalizowana przetwornica DC/DC
podwyższająca napięcie (rys. 1). Układ działa w oparciu
o modulator PWM pracujący ze stałą częstotliwością (1 MHz)
i współczynnikiem wypełnienia do 75%. Prąd diod LED jest
ustawiany za pomocą rezystora R1 włączanego pomiędzy
końcówki FB i VSS. Potencjał wyprowadzenia FB jest sta-
ły i wynosi ok. 0,5 V. Kiedy tranzystor MOS jest włączo-
ny, wtedy w indukcyjności L jest gromadzona energia. Przy
szybkim wyłączaniu tranzystora na zaciskach cewki generuje
się napięcie samoindukcji. To napięcie dodaje się do napię-
cia zasilania V
IN
, następuje przewodzenie diody Schottky’ego
SBD i energia jest przekazywana do kondensatora wyjściowego C
OUT
.
S1F81210 ma wbudowany układ miękkiego startu, który trwa ok. 500 µs
po pojawieniu się dodatniego zbocza impulsu aktywującego CE (ten sy-
gnał można wykorzystać do regulacji jasności świecenia diod). Układ ma
możliwość zasilania 2…6 białych diod LED połączonych szeregowo. Prąd
diod można nastawiać w zakresie do ok. 20 mA (R1=24 V). Napięcie
wejściowe V
IN
może się zawierać w zakresie 2,3…5,5 V. Układ S1F81210
Infineon oferuje wysokoprądowe diody Schottky’ego z węglika
krzemu. Diody są wykonywane na różne wartości nominal-
ne prądu przewodzenia i napięcia wstecznego. Przykładowo,
SDT12S60 jest 600 V diodą Schottky’ego, o nominalnym,
ciągłym prądzie przewodzenia równym 12 A. Dioda jest za-
mknięta w obudowie PG-TO220-2-2 (rys. 1a). Cechuje się
zerowymi czasami załączania (forward recovery) i odzyski-
wania zdolności zaworowych (reverse recovery). Ze względu
na zastosowany nowoczesny materiał, wpływ temperatury na
właściwości przełączające jest pomijalny. Jednocześnie dioda może praco-
wać w wysokich temperaturach złącza (-55…+175°C), a wiele parametrów
jest specyfikowanych dla temperatury
obudowy równej 100°C (np. ciągły prąd
przewodzenia). Maksymalna dopuszczalna
moc strat diody wynosi 88,2 W. Charak-
terystyka przewodzenia diody jest pokaza-
na na rys. 1b. Firma Infineon produkuje
diody Schottky’ego z węglika krzemu na
prądy w zakresie 2…12 A i napięcia
wsteczne 300 V i 600 V.
a)
65
Elektronika Praktyczna 7/2005
K A L E J D O S K O P
Elektronika Praktyczna 7/2005
66
K A L E J D O S K O P
jest dostępny w obudowach SOT23-5 i SON-6. Na rys. 2 przedstawiono
sposób regulacji jasności świecenia diod stałym napięciem sterującym.
Rys. 1. Zasada działania układu S1F81210
Rys. 2. Regulacja jasności świecenia diod stałym napięciem
Rys. 1. Dioda Schottky’ego SDT12S60: a) obudowa, b)
charakterystyka napięciowo-prądowa w kierunku prze-
wodzenia
b)
Firma Wolfson Mi-
croelectronics opra-
cowała 24 bitowy
stereofoniczny CODEC WM8590. Układ jest wyposażony w różnicowe
wejścia i wyjścia. Idealnie nadaje się do przetwarzania sygnałów aku-
stycznych systemu SORROUND dla zastosowań domowych hi-fi, urządzeń
DVD-RW i sprzętu audio-wideo. Sygnał cyfrowy jest wytwarzany przez 24
bitowy przetwornik A/C typu sigma-delta i jest dostępny w postaci słów o
długości 16-32 bitów z częstotliwością próbkowania 32…96 kHz. Stereo-
foniczny, wielobitowy przetwornik C/A przyjmuje słowa o długości 16-32
bity i częstotliwości próbkowania 32…192 kHz. Częstotliwości próbkowa-
nia dla przetworników A/C i C/A mogą być zupełnie niezależne. WM8590
jest wyposażony w mechanizmy obsługi interfejsu I
2
S w formacie DSP, z
danymi dosuniętymi do prawej i z danymi dosuniętymi do lewej. Schemat
blokowy układu jest pokazany na rys. 1. Układ jest zasilany z dwóch
ź r ó d e ł
n a p i ę c i a
a n a l o g o -
wego (4,5
do 5,5 V)
i cyfrowe-
g o ( 2 , 7
do 3,6 V).
J e s t z a -
mknięty w
28-nóżko-
wej obudo-
wie SSOP.
Rys. 1. Schemat blokowy układu WM8590
Firma Vishay wprowadziła ostatnio do produkcji 3
nowe serie rezystorów grubowarstwowych dużej
mocy: LTO30, LTO50 i LTO100. Rezystory serii
LTO30 i 50 są wykonywane w obudowach TO-220
i mogą rozpraszać moc odpowiednio 30 i 50 W
przy temperaturze obudowy równej 25°C. W serii
LTO zastosowano obudowę TO-247, która pozwala
na rozpraszanie mocy 100 W również przy tem-
peraturze obudowy równej 25°C. Rezystory są dostępne w zakresie od
10 mV do 1 MV. Cechują się izolowaną obudową ceramiczną z moż-
liwością bezpośredniego montowania na radiatorze, a także bardzo małą
indukcyjnością. Dzięki tym właściwościom są odpowiednie do zastosowań
w układach przetwarzania mocy, szybkich układach przełączających, tłumi-
kach przepięć i układach w.cz. Na rys. 1 przedstawiono ich wygląd oraz
charakterystykę redukcji mocy strat w funkcji temperatury obudowy.
Rys. 1. Rezystory serii LTO: a) wygląd zewnętrzny, b)
charakterystyka rozpraszanej mocy w zależności od
temperatury obudowy
a)
b)
67
Elektronika Praktyczna 7/2005
K A L E J D O S K O P
Elektronika Praktyczna 7/2005
68
K A L E J D O S K O P
Opracowany przez ON Semiconductor układ
NCP1603 jest złożonym kontrolerem PFC/PWM.
Układ zapewnia bardzo mały pobór mocy w sta-
nie czuwania bez obciążenia i dzięki temu jest
szczególnie odpowiedni do zastosowań na ryn-
ku konsumpcyjnym, gdzie taki mały pobór mocy
jest czynnikiem krytycznym. Takie zastosowania
obejmują np. zasilacze do laptopów oraz zasilacze odbiorników TV i
monitorów. Podstawowe cechy części PFC (Power Factor Correction)
układu NCP1603, pracującej w trybie napięciowym, zapewniają uzyskanie
bliskiego jedności współczynnika mocy w trybach pracy nieciągłej DCM
(Discontinuous Mode) i krytycznej CRM (Critical Mode). Ponadto układ
charakteryzuje się niskim poborem prądu w trakcie startu i wyłączenia,
programowaną częstotliwością przełączania w trybie DCM oraz możli-
wością pracy synchronicznej. Przy napięciu wyjściowym równym 107%
wartości nominalnej włącza się układ zabezpieczenia przeciw przepięcio-
Rys. 1. Typowe układy aplikacyjne sterownika NCP1603; a) układ bez synchronizacji, b) układ z synchronizacją.
wego. Z kolei jeśli napięcie spadnie poniżej 92% wartości nominalnej, to
uaktywnia się układ zabezpieczenia przed spadkiem napięcia i wyłącza
zasilacz. Oczywiście jest także zapewnione zabezpieczenie przed prze-
ciążeniem prądowym, przy czym wartość prądu maksymalnego może
być programowana. Układ ma również wbudowany wyłącznik termiczny
z histerezą (95/140°C). Jeśli chodzi o część PWM układu NCP1603, to
pracuje ona z częstotliwością 100 kHz w trybie prądowym z możliwością
omijania cykli w stanie spoczynkowym. W stanie spoczynkowym bez
obciążenia, w celu redukcji poboru mocy, jest odłączone zasilanie czę-
ści PFC. Sam układ PWM ma wbudowane mechanizmy zabezpieczające
na wypadek błędów w sprzężeniu uzwojeń pomocniczych transforma-
tora, przeciążenia (prądowego i napięciowego) uzwojenia pierwotnego,
bezpiecznik termiczny z histerezą (140/165°C), układ miękkiego startu
(2,5 ms) i zabezpieczenie (z histerezą) przed zbyt niskim napięciem.
Typowe układy aplikacyjne NCP1603 są przedstawione na rys. 1. W obu
układach jest zaimplementowane zabezpieczenie przepięciowe.