Каталог
Все категории

Что такое ШИМ-контроллер, как он устроен и работает, аналоги ШИМ- контроллера

07 декабря 2022 28
Определение и основные преимущества 
 
ШИМ-контроллер – это устройство, управляющие силовыми ключами, на основании информации полученной по цепям обратной связи по току или напряжению.

Аббревиатура «ШИМ» расшифровывается, как широтно-импульсная модуляция – это один из методов модуляции сигнала не за счёт величины выходного напряжения, а именно за счёт изменения ширины импульсов. В результате формируется моделируемый сигнал за счёт интегрирования импульсов с помощью C- или LC-цепей, другими словами – за счёт сглаживания.
 
Вывод: ШИМ-контроллер – устройство, которое управляет ШИМ-сигналом.
 
Общая структура 
 
Рассмотрим подробнее общую структуру ШИМ-контроллер. Внутри ШИМ-контроллера, как и в любой другой ИМС находится полупроводниковый кристалл, на котором расположена сложная схема. 
 
В состав ШИМ-контроллера входят следующие функциональные узлы:
 
1. Генератор импульсов.
2. Источник опорного напряжения. (ИОН)
3. Цепи для обработки сигнала обратной связи (ОС): усилитель ошибки, компаратор.
4. Генератор импульсов управляет встроенными транзисторами, которые предназначены для управления силовым ключом или ключами.

Количество силовых ключей, которыми может управлять ШИМ-контроллер, зависит от его предназначения. Простейшие обратноходовые преобразователи в своей схеме содержат 1 силовой ключ, полумостовые схемы (push-pull) - 2 ключа, мостовые - 4.
 
 


Определенные нюансы присутствуют в случае управления ключами с изолированным затвором (MOSFET, IGBT). Для быстрого отключения необходимо разрядить емкость затвора. Следовательно, выходную цепь затвора выполняют из двух ключей - один из них соединен с источником питания с выводом ИМС и управляет затвором (включает транзистор), а второй установлен между выходом и землей, когда нужно отключить силовой транзистор - первый ключ закрывается, второй открывается, замыкая затвор на землю и разряжает его.
 
 



Типовые названия выводов и их назначение:
 
  • GND – общий вывод соединяется с минусом схемы
  • Uc (Vc) – питание микросхемы.
  • Ucc (Vss, Vcc) – Вывод для контроля питания. Если питание проседает, то возникает вероятность того, что силовые ключи не будут полностью открываться, а из-за этого начнут греться и сгорят. Вывод нужен, чтобы отключить контроллер в подобной ситуации.
  • OUT – как видно из названия — это выход контроллера. Здесь выводятся управляющий ШИМ-сигнал для силовых ключей. При этом выход может быть однотактный и двухтактный (с одним ключом и двумя) - для управления полевыми. 
  • Vref – опорное напряжения, обычно соединяется с землей через небольшой конденсатор (единицы микрофарад).
  • ILIM – сигнал с датчика тока. Нужен для ограничения выходного тока. Соединяется с цепями обратной связи.
  • ILIMREF – на неё устанавливается напряжение срабатывания ножки ILIM
  • SS – формируется сигнал для мягкого старта контроллера. Предназначен для плавного выхода на номинальный режим. Между ней и общим проводом для обеспечения плавного пуска устанавливают конденсатор.
  • RtCt – выводы для подключения времязадающей RC-цепи, которая определяет частоту ШИМ-сигнала.
  • CLOCK – тактовые импульсы для синхронизации нескольких ШИМ-контроллеров между собой. Тогда RC-цепь подключается только к ведущему контроллеру, а RT ведомых с Vref, CT ведомых соединяются с общим.
  • RAMP – это ввод сравнения. На него подают пилообразное напряжение, например с вывода Ct, когда оно превышает значение напряжение на выходе усиления ошибки, то на OUT появляется отключающий импульс - основа для ШИМ-регулирования.
  • INV и NONINV – это инвертирующие и неинвертирующие входы компаратора, на котором построен усилитель ошибки. Простыми словами: чем больше напряжении на INV - тем длиннее выходные импульсы и наоборот. К нему подключается сигнал с делителя напряжения в цепи обратной связи с выхода. Тогда неинвертирующий вход NONINV подключают к общему проводу - GND.
  • EAOUT или Error Amplifier Output рус. Выход усилителя ошибки. Несмотря на то, что есть входы усилителя ошибки и с их помощью, можно регулировать выходные параметры, но контроллер довольно медленно на это реагирует. В результате медленной реакции может возникнуть возбуждение схемы, и она выйдет из строя. Поэтому с этого вывода через частотозависимые цепи подают сигналы на INV. Это также называется частотной коррекцией усилителя ошибки.

Иногда можно заменить микросхему на аналогичную. Микросхему подбирают по параметрам. Но выходная мощность не должна быть ниже оригинала.
 
Например:
 

TNY264 имеет выходную мощность 6Вт при 85-265В AC, можно поставить  TNY266 - TNY268(до 15Вт). TNY274,276,277,278
 


изменения с более мощным TNY280
Семья LNK304-305 можно изменить с более мощным LNK306
Семья TNY253.TNY254 может подойти TNY254
Но TNY253-254(44кГц) не изменяются на TNY255 (132 кГц), частота как видим не подходит.
 

ШИМ со встроенным силовым ключом 
 
ШИМ-контроллеры со встроенным силовым ключом используются в трансформаторных импульсных блоках питания и в бестрансформаторных DC-DC преобразователях понижающего (Buck), повышающего (Boost) и понижающее-повышающего (Buck-Boost) типов.

Наиболее удачный пример будет распространенная микросхема LM2596. На базе которой на рынке можно найти массу таких же преобразователей, как изображено ниже.
 
 

 

Данная микросхема содержит в себе все вышеописанные технические решения, а также вместо выходного каскада на маломощных ключах в ней встроен силовой ключ, способный выдержать ток до 3А. 
 
Приобрести ШИМ-контроллер для нужной Вам техники можно на нашем сайте DinLin.ru. Для быстро поиска рекомендуем воспользоваться строкой поиска в шапке сайта.

Комментарии

Меню
Зарегистрируйтесь на нашем сайте

и получите 300 ₽ на свой бонусный счет!

Зарегистрироваться

Этот Сайт использует файлы cookies для более удобной работы пользователей с ним. Продолжая любое дальнейшее использование Сайта, Вы соглашаетесь с этим. Более подробная информация доступна в Политики использования cookie

Понятно
Аукцион завершен
минут
секунд
Выбрано
Добавить
Аукцион завершен
Скрыть параметры
Все параметры
Вы действительно хотите удалить страницу?