Миниатюрный модуль питания dc/dc - RU178370U1

Чертежи

Описание

Область применения

Полезная модель относится к оборудованию измерительных приборов и систем, радиолокационному оборудованию и СВЧ-электронике.

Уровень техники

Известен неизолированный преобразователь DC/DC [интернет ресурс 17.08.2017: http://www.allegromicro.com/en/Products/Sanken-Products/Sanken-Module-Power-Supplies/BR301.aspx], который содержит печатную плату толщиной 1,6 мм, микросхему управления аналоговую, керамические SMD конденсаторы, SMD резисторы постоянного сопротивления, SMD диод, SMD дроссель, четыре противостоящих контактных вывода для dip монтажа.

Известен неизолированный преобразователь DC/DC [интернет ресурс 17.08.2017: http://power.murata.com/en/products/dc-dc-converters/single-output-non-isolated/oki-t-3-w32n-c.html], который содержит печатную плату толщиной 1,5 мм, микросхему управления аналоговую, керамические SMD конденсаторы, SMD резисторы постоянного сопротивления, SMD диод, SMD дроссель, два SMD транзистора, пять ступенчатых вывода под SMD монтаж.

Недостатками данных модулей является двусторонний монтаж электронных компонентов, невозможность охлаждения модуля через контакт с радиатором и отсутствие внешнего сигнала синхронизации по частоте.

Известен регулируемый стабилизатор постоянного тока нагрузки импульсного DC-DC преобразователя понижающего типа [патент RU №139331, 10.04.2014], выбранный за прототип, который содержит интегральную микросхему ШИМ-контроллера, внешние элементы DC/DC преобразователя понижающего типа, образующие чопперную схему и нагрузку, линейный регулятор тока на n-канальном МДП транзисторе с индуцированным каналом и шунтом.

Недостатком данного устройства является низкая частота коммутации, что увеличивает спектр кондуктивных и индуктивных помех.

Сущность полезной модели

Технической задачей предложенного решения является создание миниатюрного модуля импульсных DC-DC источников питания планарного монтажа.

Техническим результатом является уменьшение наводимых помех на вход-выход модуля и на цепи управления микросхемы

Технический результат достигается тем, что в миниатюрном модуле питания DC/DC, содержащем интегральную микросхему ШИМ-контроллера, согласно предложенному решению к входу интегральной микросхемы подключены одним выводом дроссель L1, другой вывод которого подключен к цепи входного источника напряжения, и один вывод конденсатора С1, к выходу интегральной микросхемы подключены вывод бустрепного конденсатора С3, другой вывод которого подключен к бустрепной цепи интегральной микросхемы, и один вывод дросселя L2, другой вывод которого подключен к выходной цепи напряжения модуля, к которому подключен одним выводом конденсатор С2, вторые выводы конденсаторов С1 и С2 подключены к общей точке силовой цепи интегральной микросхемы, которая заземлена, к выводу цепи питания интегральной микросхемы одним выводом подключен конденсатор С4, к цепи обратной связи интегральной микросхемы одним выводом подключены резисторы R1 и R2 первого резистивного делителя, другой вывод резистора R1 подключен к выходной цепи напряжения модуля, к цепи разрешения и тактовой синхронизации работы микросхемы преобразователя подключены конденсатор С5, другой вывод которого подключен к цепи внешнего сигнала синхронизации, и выводы резисторов R3 и R4 второго резистивного делителя, другой вывод резистора R3 подключен ко входу интегральной микросхемы, другие выводы резисторов R2, R4 и конденсатора С4 подключены к заземленной общей точке аналоговой цепи интегральной микросхемы.

Целесообразно параллельно резистору R1 подключать корректирующую цепь компенсации сигнала обратной связи, состоящую из последовательно соединенных резистора R5, конденсатора С6 и параллельно соединенного конденсатора С7.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 изображена электрическая схема миниатюрного модуля питания DC/DC, на фиг. 2 показана корректирующая цепь компенсации сигнала обратной связи, на фиг. 3 изображена схема расположения полигонов общих цепей питания модуля.

Осуществление полезной модели

Устройство выполнено на интегральной микросхеме ШИМ-контроллера DA1. К входу 7 интегральной микросхемы DA1 подключены одним выводом дроссель L1, другой вывод которого подключен к цепи входного источника напряжения, и один вывод конденсатора С1. К выходу 1 интегральной микросхемы DA1 подключены вывод бустрепного конденсатора С3, другой вывод которого подключен к бустрепной цепи 2 интегральной микросхемы DA1, и один вывод дросселя L2, другой вывод которого подключен к выходной цепи напряжения модуля, к которому подключен одним выводом конденсатор С2. Другие выводы конденсаторов С1 и С2 подключены к общей точке силовой цепи 8 интегральной микросхемы DA1, которая заземлена. К выводу цепи питания 3 интегральной микросхемы DA1 одним выводом подключен конденсатор С4. К цепи обратной связи 4 интегральной микросхемы DA1 одним выводом подключены резисторы R1 и R2 первого резистивного делителя, другой вывод резистора R1 подключен к выходной цепи напряжения модуля. К цепи разрешения и тактовой синхронизации работы 5 интегральной микросхемы DA1 подключены конденсатор С5, другой вывод которого подключен к цепи внешнего сигнала синхронизации, и выводы резисторов R3 и R4 второго резистивного делителя. Другой вывод резистора R3 подключен ко входу 7 интегральной микросхемы DA1. Другие выводы резисторов R2, R4 и конденсатора С4 подключены к заземленной общей точке аналоговой цепи 6 интегральной микросхемы DA1.

Расположения и подключения полигонов общей цепи питания модуля, осуществляется следующим образом.

Полигон 9 общей силовой цепи протекания тока, соединен с входным контактом общего провода питания, а также с контактами соединения крышки экранирования по краям печатной платы преобразователя. Полигон 10 общей силовой цепи протекания тока, соединен с выходными контактами преобразователя. Полигон 11 протекания тока аналоговых, измерительных цепей микросхемы. Полигоны 9 и 10 соединяются микрополоском 12, шириной 1 мм. Полигон 13 располагается под общим контактом микросхемы.

Работа устройства

Входной ток, протекающий через дроссель L1 и конденсатор С1, замыкается на входном полигоне 9 силовой цепи общего провода питания через встроенные в микросхему основной транзистор понижающего преобразователя и транзистор синхронного выпрямителя. Выходной ток протекает через встроенные в микросхему транзисторы, дроссель L2 конденсатор С2 и замыкается на выходной полигон 10 силовой цепи общего провода. По полигону 11 силовые токи не протекают. Цепи полигонов 9, 10 и 11 соединяются через общий контакт интегральной микросхемы DA1, расположенный на ее обратной стороне. Полигон 13 предназначен для отвода тепла от интегральной микросхемы DA1 и печатной платы в целом. Конденсатор С4 и резистор R2 располагаются на минимальном расстоянии от цепей питания 3 и обратной связи 4, соответственно, интегральной микросхемы DA1 на печатной плате.

Для обеспечения необходимых характеристик модуля выбираются дроссели L1 и L2 из материала с высокой магнитной проницаемостью и магнитноэкранированной конструкцией. Конденсаторы C1-С4 выбираются керамические, с материалом, обеспечивающим высокое значение мгновенных импульсных токов и высокой диэлектрической проницаемостью. Конденсатор С5 выбирается керамическим с высокой стабильностью значения емкости при изменении температуры, напряжения на конденсаторе и высоким значением фронта импульсных токов, протекающих через конденсатор. При необходимости устанавливается параллельно резистору R1 корректирующая цепь компенсации сигнала обратной связи, состоящая из последовательно соединенных резисторов R5, конденсатора С6 и параллельно соединенного конденсатора С7. Корректирующая цепь обеспечивает стабильность режима переключения встроенных в микросхему транзисторов, уменьшение пульсации напряжения на выходе, также уменьшение длительности, амплитуды и периодической составляющей переходных процессов при включении/выключении модуля, а также при воздействии импульсной периодической и апериодической составляющей тока нагрузки.

Предложенное решение обеспечивает минимальное значение наводимых помех на вход модуля, на выход и на цепи управления интегральной микросхемы, а также минимальные значения генерируемых помех в выходном сигнале. Модуль имеет возможность работы от встроенного в микросхему генератора частоты, либо от внешнего генератора сигнала синхронизации.

Модуль обеспечивает высокий КПД до 93%, работает при входном напряжении до 42 В режиме управления по пиковому току с внешней обратной связью по выходному напряжению, что позволяет достичь высокой эффективности работы при высокой частоте переключения, до 2,2 МГц, встроенного в ШИМ-контроллера транзистора. Мощность выходного сигнала модуля - до 50 Вт при силе тока до 3 А. Размеры модуля - 14×16×3,8 мм.

Реферат

Полезная модель относится к оборудованию измерительных приборов и систем, радиолокационному оборудованию и СВЧ-электронике. Миниатюрный модуль питания DC/DC содержит интегральную микросхему ШИМ-контроллера, к входу которой подключены дроссель L1 и конденсатор С1. К выходу интегральной микросхемы подключен бустрепный конденсатор С3, также подключенный к бустрепной цепи интегральной микросхемы, и дроссель L2, к которому подключен конденсатор С2. Также конденсаторы С1 и С2 подключены к заземленной общей точке силовой цепи интегральной микросхемы. К выводу цепи питания интегральной микросхемы подключен конденсатор С4. К цепи обратной связи интегральной микросхемы подключены резисторы R1 и R2 первого резистивного делителя, при этом резистора R1 подключен к выходной цепи напряжения модуля. К цепи разрешения и тактовой синхронизации работы микросхемы преобразователя подключены конденсатор С5 и выводы резисторов R3 и R4 второго резистивного делителя. Резистор R3 подключен ко входу интегральной микросхемы. Резисторы R2, R4 и конденсатор С4 подключены к заземленной общей точке аналоговой цепи интегральной микросхемы. Технический результат - уменьшение наводимых помех на вход-выход преобразователя и на цепи управления микросхемы. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула