Russkij Ltjournal Vol25 2

8/15/2019 Russkij Ltjournal Vol25 2

1/32

Операционный усилительс током смещения на уровнефемтоампер и частотой

пропускания 4 ГГц открываетновые возможности в фотонике

Фотодатчики обычно преобразовывают фотоны в поток электронов,и последующей задачей является превращение этого потокав напряжение. Данное преобразование может выполнить либообычный резистор, либо, для достижения более широкой пропускнойспособности, суммирующий (отрицательный) вход операционногоусилителя, и в этом случае такой усилитель называетсятрансимпедансным усилителем (англ. TIA — transimpedanceamplifier, ТИУ, известны еще как преобразователи ток-напряжение).Традиционными проблемами в ТИУ являются шумы напряжения,токовые шумы, входная емкость, ток смещения и, конечно,пропускная способность самого операционного усилителя. Обратитеваше внимание на новый операционный усилитель компанииLTC®6268-10 с напряжением шумов 4,25 нВ/√Гц, токовым шумом0,005 пА/√Гц, очень низкой входной емкостью 0,45пФ, током

смещения 3 фА и полосой пропускания до 4 ГГц.(Продолжение на стр. 4)

Альберт Эйнштейн опубликовал свою основополагающую статью,

посвященную фотоэффекту, еще 110 лет назад, тем самым, по сути,

изобретая новую науку — фотонику (фотоника – наука, занимающаяся

фундаментальными и прикладными аспектами работы с оптическими

сигналами, а также созданием на их базе устройств различного

назначения. — Прим. переводчика.). Можно было бы подумать, что

в течение столь долгих лет наука и инженерные решения в области

фотоники должны были решить все ее существующие проблемы. Однако

это не так. Оптические сенсоры — фотодиоды, лавинные фотодиоды,

фотоэлектронные умножители по-прежнему пытаются достичь

максимально широкого динамического диапазона, который позволит

электронике еще глубже заглянуть в фотонный мир.

www.linear.com

Глен Брисбойс (Glen Brisebois)Перевод: Владимир Рентюк

Операционный усилитель LTC6268 отвечает самым высокимтребованиям в части производительности для современныхприложений в области фотоники.

2015 Volume 25 Number 2

Высокоэффективныйминиатюрный 4-фазныйисточник питания с выходнымтоком 120 A, использующийDCR дросселя,как сверхнизкоомный токовыйсенсор 10

Увеличение срока службыбатареи удаленного датчиказа счет сбора тепловой энергии(Energy Harvesting) 24

Упрощение малых системпитания от солнечных батарейпри помощи контроллерас гистерезисом 27

Питание базовых элементов«умной пыли» — мотовот пьезоэлектрическихпреобразователей 29

Один драйвер — это все чтонеобходимо для головныхфар автомобиля на основесветодиодных кластеров 17

Журнал


2/322 | сентябрь 2015:

In this issue...

Linear в новостях

ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ ИНТЕРНЕТ ВЕЩЕЙ

Какой бы новостной канал вы ни включили, везде идет дискуссия вокруг формирующе-

гося нового направления в технике и технологии — Интернета вещей (англ. IoT — Internet

of Things), концепции того, что Интернет будущего будет создавать обширную сеть вза-

имосвязанных физических объектов или «вещей», со встроенными датчиками, электро-

никой и программным обеспечением. Устройства IoT могут обмениваться данными с дру-

гими подключенными устройствами и человеком-оператором. По данным отраслевого

аналитика, компании Stifel, IoT-рынок уже сегодня представляется весьма значительным,

по ее оценкам, уже используется 19,7 млрд IoT-устройств, и, как ожидается, он вырастет

до 95,5 млрд устройств, развернутых в 2025 году.

Большая часть недавнего обсуждения об IoT вращается вокруг так называемых «носимых

технологий» — очки Google (Google Glass) и часы Apple (Apple Watch). Но эти приложения

являются лишь частью гораздо большей картины использования IoT. За ее рамками оста-

ются обширные существующие возможности в индустриальном использовании Интерне-

та вещей. Аналитики ожидают, что именно промышленное использование этой концепции

будет одним из наиболее быстро растущих сегментов IoT.

Одним из важнейших и перспективных направлений, которые могут стать движущей си-лой в развитии этой технологии, является возможность использования для повышения

эффективности и оптимизации процессов данных в режиме реального времени, собран-

ных с помощью беспроводных сенсорных сетей (англ. WSN — wireless sensor networks).

Эти датчики могут быть размещены в самом широком диапазоне сред, в том числе зда-

ний, городских улиц, мостов и туннелей, промышленных предприятий, движущихся транс-

портных средств или в таких отдаленных местах, как вдоль трубопроводов и метеостан-

ций. Эти приложения требуют, чтобы сети WSN потребляли минимально низкую мощность

и при этом имели высокую надежность на уровне кабельных сетей, но часто в диапазоне

сетевых архитектур, которые имеют большую область покрытия при меньшей мощности

и высокую скорость передачи данных. Все более популярными становятся беспровод-

ные ячеистые сети. Они могут легко покрыть большие площади, используя низкие уровни

радиоизлучения, обеспечивая при этом надежную ретрансляцию данных от узла к узлу.

Компания Linear имеет опыт разработки в этой области через ее WSN-линию продуктов

Dust Networks®. Беспроводные сетевые сенсоры от компании Linear подходят для самого

широкого спектра применений в области индустриальных IoT, которые включают в себя:

* управление технологическими процессами в индустриальных условиях;

* центр обработки и передачи данных в энергетике;

* барьеры безопасности;

* техническое обслуживание железнодорожного и автомобильного транспорта;

* интеллектуальные уличные парковочные системы.

КОМПЛЕКТ СРЕДСТВ РАЗРАБОТКИ УСКОРЯЕТ СОЗДАНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЙ ДЛЯ ИНДУСТРИАЛЬНЫХ СИСТЕМ IoT

Компания Linear Technology предлагает комплект программного обеспечения для разра-

ботчиков индустриальных систем Интернет вещей — IoT. Беспроводные сенсоры Linear

Technology, использующие технологию SmartMesh IP™ для организации сети, теперь

предоставляют возможность программировать непосредственно на встроенном ARM-

микроконтроллере с ядром Cortex-M3, работающем под управлением операционной

системы реального времени µC/OS-II компании Micrium. Время разработки приложений

значительно сокращается благодаря библиотеке кода и примерам использования этого

СОДЕРЖАНИЕ

ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

Операционный усилитель

с током смещения на уровне фемтоампер

и частотой пропускания 4 ГГц открывает новые

возможности в фотонике

Глен Брисбойс 1

Высокоэффективный миниатюрный 4-фазныйисточник питания с выходным током 120 A,использующий DCR дросселякак сверхнизкоомный токовый сенсор

Yingyi Yan, Haoran Wu и Jian Li 10

Монолитные 3 х3 мм повышающие/

инвертирующие преобразователи

со встроенными ключами на напряжение 65 В

Джошуа Мур 14

Один драйвер — это все, что необходимо

для головных фар автомобиля на основе

светодиодных кластеров

Кейт Золуша и Кайл Лоуренс

17

Увеличение срока службы батареи удаленного

датчика за счет сбора тепловой энергии

(Energy Harvesting)

Дейв Салерно 24

Упрощение малых систем питания

от солнечных батарей при помощи

контроллера с гистерезисом

Митчелл Ли 27

Питание базовых элементов «умной

пыли» — мотов — от пьезоэлектрических

преобразователей

Джим Древ 29

Информация о новых продуктах

(Обзор новинок) 31

Примеры схем 32

Что нового в LTspice IV?

Габино Алонсо 22

ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ


3/32сентябрь 2015: | 3

кода. Основанные на стандарте взаимодей-

ствия 6LoWPAN, сетевые ячеистые продук-

ты SmartMesh IP включают предварительно

скомпилированный сетевой стек, что обе-

спечивает более чем 99,999% надежность

сети при сверхнизкой потребляемой мощ-

ности.

Это особенно важно для индустриальных

применений технологии IoT, особенно если

беспроводные сенсорные сети должны

быть развернуты в суровых климатических

условиях и в удаленных местах, где практи-

чески нет возможности для их обслужива-

ния. Набор встроенных инструментальных

средств (SDK), поставляемый с микросхе-мой LTC5800-IPM (система-на-кристалле)

и LTP™ 5901/2-IPM (модули на печатных

платах), был разработан для того, чтобы

разработчики могли одновременно и ста-

бильно запускать предварительно ском-

пилированный SmartMesh IP сетевой стек

и свои приложения. Для получения допол-

нительной информации

см. www.linear.com/solutions/5457 .

АККУМУЛИРОВАНИЕ ВНЕШНЕЙ

ЭНЕРГИИ И IoT

Распространение беспроводных датчиков,

поддерживающих Интернет вещей, увеличи-

ло спрос на небольшие, компактные и эф-

фективные преобразователи питания с уче-

том их привязки к устройствам с низким

уровнем потребляемой мощности. Передо-

вые технологии сбора внешней энергии (англ.

EH — energy harvesting), например энергии

от вибрации и от встроенных стационарных

или носимых фотоэлементов, в типичных

условиях эксплуатации дают уровни мощно-

сти порядка нескольких милливатт. Работа

таких элементов аккумулирования внешней

энергии в течение нескольких лет делает их

сопоставимыми с первичными элементами

питания в виде "long-life" батарей (батарей

с продленным сроком службы) как с точки

зрения обеспечения энергией, так и по за-

тратам на единицу энергии. Системы, вклю-

чающие технологии EH, как правило, способ-

ны перезаряжать батареи после их разряда,

чего системы, использующие только бата-

рею, не могут делать. Большинство решений

используют источники внешней энергии

из окружающей среды в качестве основного

источника питания, в этом случае использо-

вание дополнительной энергии от первичной

батареи происходит в случае, если внешний

источник энергии пропадает или поступление

от него энергии прекращается.

Микросхема LTC3331 компании Linear

Technology представляет собой законченное

полное решение стабилизатора напряженияот источника внешней энергии. Он обеспечи-

вает постоянное напряжение выходным то-

ком до 50 мА, что позволяет продлить срок

службы батареи, когда внешняя энергия до-

ступна. Эта микросхема не требует питания

от батареи в режиме сбора внешней энергии

и требует для себя ток всего 950 нA при пи-

тании от аккумуляторной батареи в условиях

без нагрузки.

Для того чтобы создать единую, надежную,

без перебоев в питании применений, исполь-

зующих аккумулирование внешней энергии,

таких как беспроводные сенсорные сети,микросхема LTC3331 объединяет в себе

высоковольтный источник EH напряжения

плюс синхронный понижающий импульс-

ный DC/DC-преобразователь, который за-

питан от аккумуляторной батареи. Еще одно

устройство, микросхема LTC3388-1/-3, пред-

ставляет собой синхронный понижающий

преобразователь с допустимым входным

напряжением 20 В, который обеспечивает

постоянное напряжение с выходным током

до 50 мА и работает в диапазоне входного

напряжения от 2,7 до 20 В. Эта микросхема

идеально подходит для самого широкого

спектра систем аккумулирования внешней

энергии и IoT-приложений с питанием от ба-

тарей, включая датчики с постоянным под-

ключением (keep-alive) и индустриальные

системы управления питанием.

НАГРАДЫ

Микросхема цифро-аналогового преобра-

зователя LTC2000 на 16 бит, 2Gsps получила

премию как продукт 2014 года от 21ic.com

(Китай).

КОНФЕРЕНЦИИ И МЕРОПРИЯТИЯ

Конференция IEEE по атомной и косми-

ческой радиации, Marriott Copley Place,

Бостон, штат Массачусетс, 13–17 июля,

Стенды 8 и 9. Компания Linear демонстриру-

ет свою продукцию для космоса и суровых

условий эксплуатации. Более подробная ин-

формация на сайте www.nsrec.com

Второй консорциум Dust Networks, То-

кийский конференц-центр, Токио, Япо-

ния, 12 июля. Приглашаются разработчики

программного обеспечения и поставщики

устройств, системные интеграторы и про-вайдеры услуг по мониторингу. Будет пред-

ставлена информация о возможностях

систем на базе беспроводных сенсорных се-

тей. Более подробная информация на сайте

www.dust-consortium.jp/

Выставка Tech Expo Аккумуляторы/Элек-

трические и гибридные транспортные

средства, Suburban Collection Showplace,

Нови, Мичиган, 15–17 сентября, ком-

пания Linear представляет решения для

управления аккумуляторными батареями.

Более подробная информация на сайте

www.thebatteryshow.com/

Всемирный конгресс по IoT, Gran Via Venue,Барселона, Испания, 16–18 сентября, ком-

пания Linear представляет свои продукты для

беспроводной сенсорной сети Dust Networks.

Более подробная информация на сайте

www.IoTsworldcongress.com/en/home

Датчики и приборы для испытания, изме-

рения и контроля, Национальный выста-

вочный центр, Бирмингем, Великобрита-

ния, с 30 сентября по 1 октября компанией

Linear будут представлены продукты и реше-

ния, связанные с беспроводными сенсорны-

ми сетями. Более подробная информация

на сайтеwww.sensorsandinstrumentation.co.uk/

Продукты компании Linearдля беспроводной сенсорнойсети Dust Networks длятопливных приложенийв индустриальном сегментетехнологии Интернет вещей

Linear в новостях


4/324 | сентябрь 2015:

Расчетное значение шумов типа CV + I для LTC6268-10 на частоте 1 МГц составляет0,052 пА/√Гц, что в три раза меньше значение относительно своего ближайшего аналогамикросхемы OPA657 с ее 0,156 пА/√Гц.

(LTC6268, начало на стр.1)

ПОНИМАНИЕ ВКЛАДА

НАПРЯЖЕНИЯ ШУМОВИ ШУМОВОГО ТОКА В ОБЩИЙ

УРОВЕНЬ ШУМОВ ТИУ

Выходной шум в ТИУ является результатом

совместного действия входного напряжения

шумов и шумового тока. Этот комбинирован-

ный эффект часто определяется как шумовой

ток, отнесенный к входу усилителя, но по сути

это напряжение выходных шумов, поделенное

на коэффициент усиления, который для ТИУ

выражается в Омах

. И на самом деле выходной

шум является продуктом от двух разных ис-точников входных шумов, но по факту доми-

нирующей причиной выходного шума обычно

является все же входное напряжение шумов

(рисунок 1).

В силу наличия обратной связи потенциал

минусового (суммирующего) входа опера-

ционного усилителя фиксируется на уровне

виртуальной земли, так что весь шумовой

ток In проходит непосредственно через ре-

зистор отрицательной обратной связи RF

и его вклад в общий уровень шума осущест-

вляется с коэффициентом усиления, равным

единице. Кроме того, опять-таки в силу на-

личия обратной связи, источник напряжения

шума en оказывается подключенным парал-

лельно входной емкости CIN

и он индуциру-

ет шумовой ток, определяемый как en /Z(C

IN ).

Сопротивление конденсатора равно 1/2πfC,

таким образом, эффективный шумовой ток,

обусловленный входным напряжением шу-

мов и входной емкостью, равен 2πfCIN

en. От-

сюда общий шум операционного усилителя

(не принимая во внимание тепловой шум ре-

зистора RF ) равен:

.

Иногда эти шумы называют шумами типа

CV + I, что дает возможность представить

графически весьма информативный пока-

затель качества для операционных усили-

телей. Это связано с тем, что этот параметр

включает в себя только характеристики

усилителя, пренебрегая влиянием внешних

элементов схемы, таким как собственная

емкость фотодетекторов и тепловые шумырезистора обратной связи R

F. Это, по су-

ществу, лучшее из того, что можно сделать

для описания именно операционного уси-

лителя.

ПРОСТОЙ РАСЧЕТИ СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ

МЕЖДУ МИКРОСХЕМОЙ

LTC6268–10 И ЕЕ БЛИЖАЙШИМ

АНАЛОГОМ OPA657

Такое понятие, как шумы типа CV + I, весьма

полезно для сравнения качественных шумо-

вых характеристик двух операционных уси-

лителей, но у этого параметра имеется зави-

симость от частоты. Точное сравнение может

быть сделано путем первоначального срав-

нения их на определенной частоте, а затем

уже проводить анализ различия в поведении

шумов типа CV + I в зависимости от частоты,

которая, как было отмечено выше, неизбеж-

на. Давайте, например, сравним операцион-

ный усилитель LTC6268–10 с его конкурен-

том OPA657, начиная с расчета на частоте

1 МГц.

В спецификации на LTC6268–10 приведены

графики токового шума в зависимости от ча-

стоты, которые показывают токовый шум

на частоте 1 МГц равный 0,05 пA/√Гц и напря-

жение шумов в зависимости от частоты как

4 нВ/√Гц на частоте 1 МГц. Для расчета бу-

дем использовать входную емкость 0,55 пФ

(0,45 пФ для синфазного режима, а также

0,1 пФ для дифференциального режима).

В итоге общий шум на частоте 1 МГц может

быть рассчитан как:

Суммируя этот среднеквадратичный шумс собственным токовым шумом операцион-

ного усилителя I=0,05 пA/√Гц, мы получаем

уровень общего шума типа CV + I на частоте

1 МГц равный 0,052 пА/√Гц.

Выполним такой же расчет для конкуриру-ющего операционного усилителя OPA657.

Для этой микросхемы в спецификации

приводится значение напряжения шу-

мов 4,8 нВ/√Гц, ее входная емкость рав-

на 5,2 пФ (4,5 пФ для синфазного режима,

а также 0,7 пФ для дифференциального

режима) и токовый шум 1,3 фА/√Гц. Рас-

чет суммарных шумов типа CV + I для

OPA657 на частоте 1 МГц дает нам величи-

ну, равную 0,156 пА/√Гц, что примерно в три

раза хуже, чем у микросхемы LTC6268–10.

На рисунке 2 показан график зависимо-

сти шумов типа CV + I для LTC6268–10

и OPA657 в зависимости от частоты. При-

чина, по которой операционный усилитель

LTC6268–10 превосходит OPA657, является

его низкий собственный уровень напря-

жения шумов и его гораздо более низкая

входная емкость. И поскольку LTC6268–10

имеет низкий уровень собственного напря-

жения шумов, он продолжает опережать

по уровню шумов операционный усилитель

OPA657 даже если добавить к нему соб-

ственную емкость фотодатчика. Кроме того,

Рисунок 1. Операционный усилитель с источниками шума и входной емкостью. Общий уровень шумовоперационного усилителя (не принимая во внимание тепловой шум резистора R

F ) определяется как

Inoise = in + 2πf

CINe

n (добавленный среднеквадратичный)

Рисунок 2. Графики зависимости уровня токовыхшумов типа CV + I от частоты для LTC6268-10и OPA657. Уровень шумов LTC6268-10значительно меньше


5/32сентябрь 2015: | 5

микросхема LTC6268–10 характеризуется

полным размахом амплитуды выходного на-

пряжения (она относится к типу "rail-to-rail",

с выходным сигналом до уровня питающе-

го напряжения) и, следовательно, может

работать от однополярного питающего на-

пряжения 5 В, потребляя при этом полови-

ну мощности, потребляемой операционным

усилителем OPA657.

ПОЛОСА ПРОПУСКАНИЯ

И ПОЛУЧЕНИЕ ВЫСОКОЙ

ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИПРИ ВЫСОКОМ ВХОДНОМ

СОПРОТИВЛЕНИИ

Еще одним преимуществом операционно-

го усилителя LTC6268–10 является его бо-

лее широкая полоса пропускания, вплоть

до 4 ГГц. Кроме того, LTC6268–10 способен

найти и использовать крошечные паразит-

ные емкости, которые другие операционные

усилители пропустят. Как правило, резисто-

ры с высокими номинальными сопротивле-

ниями начинают уменьшать модуль своего

полного сопротивления на высоких частотах

из-за их собственной межвыводной емко-

сти. Ключевым моментом для применения

LTC6268–10 в полосе частот до 4 ГГц с бо-

лее высоким трансимпедансным усилением

является минимизация паразитной емкости

вокруг основного резистора обратной свя-

зи. Сводя эту паразитную емкость к мини-

муму, операционный усилитель LTC6268–10

может использовать небольшую остаточную

емкость обратной связи, чтобы внести необ-

ходимую компенсацию, расширяя, таким об-

разом, пропускную способность резистора

обратной связи до нескольких МГц. Ниже

показан пример схемы с использованием ре-

зистора обратной связи номиналом 402 кОм.

Для достижения наилучших результатов

от схемы ТИУ большое значение имеет пра-

вильная разводка каскада на печатной пла-

те. Следующие два примера показывают

совершенно разные результаты, получен-

Наиболее эффективный метод уменьшения емкости обратной связи — это преградить путьдля электрических полей, которые приводят к увеличению паразитных емкостей.В данном конкретном случае метод заключается в размещении заземляющей дорожки междуконтактными площадками резистора. Такое заземление путем введения защитной дорожкиэффективно экранирует поле возле суммирующего вывода и замыкает его на землю.

Рисунок 3. Микросхема LTC6268-10 и фотодиодс малой собственной емкостью в составе ТИУ402 кОм

Рисунок 4. Отклик во временной областидля ТИУ с сопротивлением обратной связи402 кОм без принятия дополнительных мерв части уменьшения паразитной емкости. Времянарастания 88 нс, полоса пропускания 4 МГц

а)

б)

в)Нижняя сторона

платы

Верхняя сторона

платы

Рисунок 5. Обычная разводка (a) и разводка с защитным экранированием (б). Печатная плата (в) показывает фактическую компоновку с введениемдополнительного эффективного шунтирования в цепь резистора R9 и меньшего в цепь резистора R12. Простое добавление заземленного проводникапод резистором обратной связи эффективно шунтирует поле со стороны обратной связи, направив его в землю. Следует отметить, что диэлектрическаяпроницаемость стеклотекстолита FR4 и керамики обычно равна 5, так что большая часть емкости сосредоточена именно в их объеме, а не в воздухе.Такие методы шунтирования полей снижают емкость обратной связи примерно от 100 фФ на рисунке 4 и до 11,6 фФ на рисунке 6. Отметим также,что проводники цепи обратной связи расположены на верхней стороне печатной платы (в), а сплошной экранирующий проводник — на нижней (в)

Тонкий

проводник

Толстый

проводник

уменьшает CF

до ≈ 11,6 фФ

Особенности применения


6/326 | сентябрь 2015:

ные от ТИУ, выполненного на операционном

усилителе LTC6268–10 с резистором обрат-

ной связи номиналом в 402 кОм (рисунок 3).

Первый пример — это вариант с резистором

типоразмера 0805 в базовой разводке ос-

новной схемы. В этой простой компоновке

не были приняты специальные меры для

того, чтобы уменьшить паразитную емкость

в цепи обратной связи, в результате мы име-

ем время нарастания импульса равное при-

мерно 88 нс (рис. 4). В приведенном примере

полоса пропускания составляет всего 4 МГц

(∆f = 0,35/tR ). В этом случае полоса пропу-

скания ТИУ не ограничена не собственной

полосой пропускания LTC6268–10, а ско-

рее тем, что емкость в цепи обратной свя-

зи уменьшает сопротивление этой цепи ТИУ

и тем самым уменьшает общий коэффициент

усиления схемы. И как мы видим, в основном

это ограничение вызвано полосой рабочих

частот, заданной резистором.

Начальное сопротивление резистора в цепи

обратной связи, равное 402 кОм, умень-

шается на высоких частотах из-за наличия

у него паразитной емкости. Исходя из поло-

сы рабочих частот 4 МГц и зная сопротив-ление на низких частотах, равное 402 кОм,

мы можем оценить общую паразитную ем-

кость в цепи обратной связи как:

Это довольно низкое значение емкости,

но все же оно может быть снижено до гораз-

до меньшего уровня.

Полоса пропускания может быть увеличена

путем принятия дополнительных мер для

уменьшения паразитной емкости в цепи об-

ратной связи. Обратите внимание, что мы

увеличиваем эффективную полосу пропу-

скания с использованием резистора того же

самого номинала в 402 кОм. Весьма дей-

ственный метод, позволяющий уменьшить

паразитную емкость обратной связи, — это

использовать защитное экранирование эле-

ментов обратной связи от действия элек-

трического поля, которое приводит к увели-

чению паразитной емкости. В этом случае

метод заключается в размещении заземлен-

ной дорожки между выводами резистора.

Такой заземляющий проводник экранирует

поле от выхода схемы, не давая ему добрать-

ся до суммирующей точки операционного

усилителя (второго контакта резистора), пу-

тем эффективного перенаправления этого

поля на земляную (общую) шину. Справед-

ливости ради отметим, что этот проводник

немного увеличивает выходную емкость на-

грузки, но не существенно. Для наглядного

представления обратитесь к рисункам 5aи 5б, а для примера выполнения макетной

печатной платы — к рисунку 5в.

На рисунке 6 показано резкое увеличение

пропускной способности путем простого,

но эффективного уменьшения паразитной

емкости, возникающей вокруг резистора об-

ратной связи. Полоса пропускания и время

нарастания фронта импульса увеличились

c 4 МГц (88 нс) до 34 МГц (10,3 нс), то есть

в 8 раз. Проводник защитного заземленного

экранирования, который использовался для

LTC6268–10, был гораздо шире, чем исполь-

зуемый для высокоскоростного исполнения

микросхемы LTC6268 (см. спецификацию

на LTC6268), и располагался по всей площа-

ди диэлектрика под резистором. Предпола-

гая, что все ограничение пропускной способ-

ности вызвано паразитной емкостью в цепи

обратной связи (что не является полностью

справедливым), мы можем вычислить верх-

ний предел по частоте:

Полоса пропускания и время нарастания увеличились c 4 МГц (88 нс) до 34 МГц(10,3 нс), то есть выросли в восемь раз. Заземляющий проводник, используемыйдля LTC6268-10, был гораздо шире, чем тот, что приведен в примере с LTC6268,и распределен по всей площади диэлектрика под резистором.

Рисунок 6. ТИУ с 402 кОм на микросхемеLTC6268-10 с принятием дополнительных мерв части компоновки на печатной плате дляуменьшения паразитной емкости обратнойсвязи. Скорость нарастания импульса достигает10,3 нс, а общая полоса пропускания системыстановится равной 34 МГц. Это восьмикратноеувеличение полосы пропускания достигнутоблагодаря использованию только лишь однойправильно размещенной и заземленной дорожкина печатной плате

Рисунок 7. Фотографияи рентгеновский снимокФЭУ компании Hamamatsu.Компоненты, видимыесправа, — это электроникаинкапсулированногоисточника питаниявысокого напряжения.(Не подвергайтерентгеновскому облучениюсвой ФЭУ, если только

он уже непригоден дляиспользования.)


7/32сентябрь 2015: | 7

ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫЙ

ФОТОУМНОЖИТЕЛЬ

И БОЛЕЕ НИЗКОЕ

СОПРОТИВЛЕНИЕЭлектровакуумные фотоумножители — ФЭУ

(фотография и рентгеновское изображение

показаны на рисунке 7) характеризуются

фотоэлектрическим усилением, превыша-

ющим один миллион единиц, следствиемчего является их весьма высокая стоимость.

Учитывая присущее ФЭУ высокое усиле-

ние, собственное усиление ТИУ может быть

уменьшено, а пропускная способность (по-

лоса пропускания) расширена до такой

степени, что может быть выделено даже

событие в виде одиночного фотона. Одной

из характерных особенностей ФЭУ является

его самовозбуждение, например под воздей-

ствием энергии частиц местной космической

радиации или собственной термоэлектрон-

ной эмиссии электронов, когда напряжение

пластины достаточно высоко. Все это про-

изводит случайные единичные импульсы,

подобные дельта-функции Дирака, которые

в свою очередь создают одиночный импульс

электронов на выходе платы.

При использовании микросхемы LTC6268–

10 с малым коэффициентом усиления необ-

ходимо убедиться, что приняты надежные

меры по обеспечению стабильности ко-

эффициента усиления, равного 10, иначе

возможно самовозбуждение каскада. ФЭУ

компании Hamamatsu не имеют точно спец-

ифицированного значения выходной емко-

сти, но емкость, измеренная анализатором

импеданса HP4192 на максимально доступ-

ной испытательной частоте 13 МГц, показа-

ла ее значение, равное 10 пФ. Поэтому при-

мем по факту, что емкость обратной связи,

равная 1 пФ, должна быть вполне достаточ-

ной для обеспечения предполагаемого шу-

мового усиления, равного 11.

Тем не менее при использовании под-

ключения ФЭУ перемычками длиной око-

ло 3/4 дюйма для случая использования

LTC6268–10 в варианте с резистором об-

ратной связи номиналом 1,82 кОм, наряду

с ожидаемым откликом в виде одиночного

импульса темнового тока, имело место само-

возбуждение усилителя на частоте 1,05 ГГц

(рисунок 9). Попытки использовать различ-

ные варианты емкостей от 0,2 пФ до 1 пФ

Электровакуумные фотоумножители характеризуются фотоэлектрическим усилением,превышающим один миллион единиц, следствием чего является их весьма высокаястоимость. Учитывая присущее ФЭУ высокое усиление, собственное усиление ТИУ можетбыть уменьшено, а пропускная способность (полоса пропускания) расширенадо такой степени, что может быть выделено даже такое событие, как одиночный фотон.При использовании микросхемы LTC6268-10 с малым коэффициентом усиления необходимо

убедиться, что приняты надежные меры по обеспечению стабильности коэффициентаусиления, равного 10, иначе возможно самовозбуждение каскада.

Рисунок 8. Перваяпопытка подключенияLTC6268-10 к выходнойплате ФЭУ. Обратите

внимание на проводникив 3/4 дюйма, которыеслужат линиями передачисигнала от выходныхконтактов платы ФЭУ.Они меньше, чем четвертьдлины волны на частоте300 МГц. Что же моглопойти не так? Смотритерисунок 9

Рисунок 9. Линия передачи по сравнениюс сигналом частотой 300 МГц была коротка,но все же она остается достаточно длинной,чтобы стать проблемой, когда дело доходитдо реальной пропускной способности

Рисунок 11. Уменьшение длины линии передачисигнала является основным ключевым моментом.Длительность выходного импульса по уровню0,5 составила 2,2 нс. Здесь точное соблюдениетребования в части полосы пропусканияпо уровню –3 дБ не так актуально, как важенчистый отклик во временной области

Рисунок 10. Более удачная конструкцияна новой плате. Усилитель на LTC6268-10теперь установлен гораздо ближе к телу ФЭУи, следовательно, к выходной емкости платыФЭУ. Линия передачи по-прежнему имеется,но она просто висит в воздухе и уже не участвуетв полном объеме для передачи сигнала



8/328 | сентябрь 2015:

в качестве конденсатора обратной связи

не дали положительного результата. Отсю-

да можно сделать вывод, что даже короткая

линия передачи меняет выходную емкость

платы ФЭУ, которая была определена на вы-

сокой частоте как равная 10 пФ, таким обра-

зом, требование по стабильности усиления,

равного 10, в данном случае не было выпол-

нено.

Когда усилитель на микросхеме LTC6268–10,

выполненный на новой плате, был располо-

жен ближе к корпусу ФЭУ (рисунок 10), па-

разитное самовозбуждение исчезло, а сам

отклик был значительно улучшен (см. рису-

нок 11). В качестве конденсатора обратной

связи был использован конденсатор емко-

стью 0,8 пФ (Murata GJM1555C1HR80). Еще

одно изменение на плате касалось того, что

резистор обратной связи был перемещен

на верхнюю сторону платы с исключением

двух переходных отверстий.

ИЗМЕРЕНИЕ ФЕМТОАМПЕРНЫХ

ТОКОВ

Операционный усилитель LTC6268 имеет токсмещения примерно на два порядка ниже,

чем любой из предыдущих усилителей ком-

пании Linear Technology, что требует точно-

го измерения токов на уровне фемтоампер,

хотя измерения уже пикоамперного уровня

являются достаточно сложной инженерно-

технической задачей. При испытаниях в про-

цессе производства для ускорения проверки

используется метод коммутации емкостей.

Но в наших сравнительных тестах, для кото-

рых скорость контроля не является пробле-

мой, более предпочтительным будет исполь-

зование резистивного метода.

Если предположить, что смеще-

ние операционного усилителя в 1 мВ

(на самом деле 0,7 мВ максимально)

вызвано током в 1 фА, то требуемое со-

противление измерительного резистора

должно быть равно 1 мВ/1 фA = 1 TОм.

К счастью, компания Ohmite изготавлива-

ет необходимые нам резисторы номиналом

в 1 TОм в корпусе MOX1125. Для того

чтобы измерить входной ток смещения

на различных уровнях входного синфазно-

го напряжения для испытуемого образца,

была применена схема, представленная

на рисунке 12.

Влияние печатной платы было устране-

но путем отказа от самой печатной платы.

То есть удалением части платы под неин-вертирующим входом операционного уси-

лителя LTC6268 и выполнением соединения

его с резистором 1 ТОм при помощи тонкой

висящей в воздухе перемычки. Таким об-

разом, мы имеем вывод микросхемы и под-

ключенный к нему резистор буквально вися-

щими в воздухе, как вы можете видеть это

на рисунках 13 (верхняя сторона платы)

и 14 (нижняя сторона).

На рисунке 15 показан отклик во временной

области, который составляет всего 2,2 с.

Этот выброс на самом деле не является вы-

бросом в полном понимании этого термина,

а скорее всего он вызван передачей энергии

заряда к общей входной емкости C и в дей-

ствительности выглядит как кратковремен-

ное увеличение тока смещения. Выброс

напряжения составляет примерно 190 мВ,

а его длительность составляет 1,25 с.

Суммарный заряд может быть оценен путем

вычисления площади треугольника, соз-

данного напряжением перерегулирования

на рисунке 15:

По формуле Q = CV, зная скачок напряжения200 мВ, общую входную емкость С можно

рассчитать как Q/V = 0,6 пФ. Грубая оценка

дает распределение как 0,45 пФ для емко-

сти входа CDM микросхемы LTC6268 и еще

Операционный усилитель LTC6268 имеет ток смещения примерно на два порядка ниже,чем любой из предыдущих усилителей компании Linear Technology, что требует точногоизмерения токов на уровне фемтоампер, хотя измерение уже пикоампер являетсядостаточно сложной задачей.

Рисунок 12. Схема для измерения фемтоамперных токов смещения операционного усилителя LTC6268 (использовался вариант LTC6268-10с единичным коэффициентом усиления) и результаты измерений при различных синфазных режимах


9/32сентябрь 2015: | 9

Операционный усилитель LTC6268-10 характеризуется чрезвычайно низким уровнемнапряжения шумов в 4,25 нВ/√Гц и токовым шумом в 0,005 пА/√Гц, низкой входной емкостьюв 0,43 пФ, током смещения в 3 фА и полосой пропускания 4 ГГц.

0,15 пФ для перемычки и собственного вы-

вода резистора. Измеренный выходной шум

составил менее 1 мВ (амплитудное значе-

ние), что находится в полном соответствии

с заданным разрешением в 1 фА.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В микросхеме LTC6268–10 значительно

снижены такие традиционные для ТИУ про-

блемы, как шумы напряжения и тока, вход-

ная емкость и токи смещения. Разработчи-

кам предлагается операционный усилитель

с чрезвычайно низким уровнем напряже-

ния шумов в 4,25 нВ/√Гц и шумовым током

в 0,005 пА/√Гц, очень низкой входной емко-

стью в 0,43 пФ, током смещения в 3 фА и ча-

стотой единичного усиления, равной 4 ГГц.

Рисунок 15. Отклик во временной области.Длительность 2,2 с при воздействии синфазногонапряжения 200 мВ.В действительности это связано с перемещениемнапряжения через тераомный резистор к 0,6 пФобщей входной емкости 0,6 пФ

Рисунок 13. Практическая реализация печатной платы для измерения фемтоамперных токов.Обратите внимание на размещение тераомного резистора (он в длинном синем корпусе).Емкость обратной связи для входа испытуемой микросхемы образуется только через воздух

Рисунок 14. Нижняя сторона печатной платы,показано висящее в воздухе подключениевходной ножки испытываемой микросхемы

Емкость обратной связи C FIN

Резистор 1 ТОм

Перемычкак измерительномурезистору 1 ТОм

Перемычкак измерительному

резистору 1 ТОм

ИнтеграторВход испытуемой

микросхемы

Вход испытуемоймикросхемы



10/3210 | сентябрь 2015:

Высокоэффективный миниатюрный 4-фазныйисточник питания с выходным током 120 A,использующий DCR дросселя

как сверхнизкоомный токовый сенсорYingyi Yan, Haoran Wu и Jian LiПеревод: Владимир Рентюк

Микросхема LTC3875 представляет собой многофункциональный контроллерсинхронного понижающего преобразователя с двумя выходными напряжениями,который отвечает современным требованиям в части плотности мощностидля высокоскоростных систем обработки данных с высокой пропускнойспособностью, телекоммуникационных систем, индустриального оборудованияи систем с распределенным питанием от напряжения постоянного тока.

Микросхема контроллера LTC3875 обеспечивает высокую эффективностьс надежным управлением по току, используя токовый сенсор со сверхнизкимзначением DCR (англ. DCR — Direct Current Resistance, сопротивлениепо постоянному току) и мощные интегрированные драйверы в 40-контактномкорпусе типа QFN, размером 66 мм. Для того чтобы обеспечить болеевысокий уровень допустимого выходного тока, микросхемы LTC3875 могутбыть подключены параллельно, а также для того, чтобы обеспечить ту жепроизводительность, но при меньшей занимаемой площади, контроллерLTC3875 может быть объединен с микросхемой LTC3874.

Микросхема LTC3874 представляет собой

двойной PolyPhase® синхронный понижаю-

щий вторичный ведомый (slave) контроллер

(фазовый расщепитель), работающий в то-

ковом режиме. Этот контроллер отличается

небольшими размерами 45 мм и выполнен

в корпусе QFN. Использование этого кон-

троллера в паре с главным (master) контрол-

лером, таким как LTC3875, дает возможность

реализовать многофазную схему с большим

выходным током. Для оптимизации коэф-

фициента полезного действия микросхема

LTC3874 может использовать катушку ин-

дуктивности (дроссель) со сверхнизким со-

противлением по постоянному току. Прак-

тически мгновенный отклик на возникшую

неисправность системы гарантирует высо-

кую надежность общего решения.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

С ВЫХОДНЫМ

НАПРЯЖЕНИЕМ VOUT 1 ВИ ТОКОМ 120 А С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ

ВКЛЮЧЕНИЕМ LTC3875

Для работы на больших выходных токах ми-

кросхема контроллера LTC3875 может быть

легко настроена как двухфазный преобразо-

ватель с одним выходом. Для получения еще

большего выходного тока это базовое реше-

ние может быть расширено путем использо-

вания параллельного включения большего

числа преобразователей и расщеплением

фаз. На рис. 1 показано схемное решение

преобразователя с входным напряжением

в диапазоне от 4,5–14 В и одним выходом,

в котором используется два контроллера

LTC3875. Все четыре канала, выполненные

на микросхемах LTC3875, работают с фазо-

вым сдвигом 90°, уменьшая, таким образом,

среднеквадратичные пульсации входного

тока и требуемую для их подавления емкость

входного конденсатора. Каждая из фаз с од-

ним верхним и одним нижним MOSFET обе-

спечивает ток в 30 А.

Микросхема LTC3875 использует уникаль-

ную архитектуру с токовым сенсором, обе-

спечивая высокое отношение сигнал-шум.

Эта архитектура позволяет осуществлять

контроль тока даже при малом сигнале от то-

кового сенсора, в качестве которого исполь-

зуется непосредственно сверхнизкое зна-

чение DCR — собственного сопротивления

дросселя, которое может иметь значение,

равное 1 мОм или даже менее. В результате

Рисунок 1. 4-фазныйпреобразователь (1,0 В/ 120 A)с одним выходом на базе двухконтроллеров LTC3875

Рисунок 2. Зависимость КПД схемы,изображенной на рис. 1, от тока нагрузки

V IN

= 12В

V OUT = 1ВIOUT

= 120A

Воздушный поток 200 футов/мин

Рисунок 3. Распределение тепла в 4-канальномпреобразователе (рис. 1)

Рисунок 4. Баланс распределения токовсохраняется для всех четырех каналовдаже при очень высоких токах в нагрузках


11/32сентябрь 2015: | 11



12/3212 | сентябрь 2015:

Рисунок 5. 4-фазный преобразователь (1,0 В/ 120 A) с одним выходом, выполненный на контроллерах LTC3875 и LTC3874


13/32сентябрь 2015: | 13

Микросхема LTC3875 обеспечивает очень широкий набор функций, как для своегонебольшого 66-мм 40-контактного корпуса типа QFN. Она обеспечивает высокуюэффективность с надежным управлением в токовом режиме работы, используя сверхнизкоезначение DCR дросселя в качестве токового сенсора, и имеет мощные интегрированныедрайверы. Возможность работы в параллельном включении нескольких контроллерови возможность внешней синхронизации дополняют перечень ее функциональных

особенностей.

этого получается высокий КПД и низкий уро-

вень джиттера (дрожания фазы). Управление

по току обеспечивает мгновенное ограниче-

ние тока внутри цикла, распределение тока

по каналам и упрощает схему компенсации

в цепи обратной связи.

При тщательной разводке печатной платы

микросхема LTC3875 может работать с дат-

чиком тока, имеющим значение DCR, рав-

ное всего 0,2 мОм. Для считывания сигнала

контроллер LTC3875 использует два контак-та для снятия положительного напряжения

SNSD+ и SNSA+. Постоянная времени филь-

тра по входу SNSD+ должна соответство-

вать отношению L/DCR выходного дроссе-

ля, в то время как фильтр по входу SNSA+

должен иметь полосу пропускания в пять

раз больше, чем у фильтра по входу SNSD+.

Кроме того, чтобы гарантировать точное

ограничение тока в широком диапазоне тем-

ператур и учитывать возможное изменение

DCR, может быть использован дополнитель-

ный контур температурной компенсации.

Эффективность (КПД преобразователя) мо-

жет быть оптимизирована путем использо-

вания дросселя со сверхнизким значением

DCR. Как показано на рис. 2, коэффициент

полезного действия этого решения в форси-

рованном режиме непрерывного тока CCM

(англ. CCM — continuous current mode) при

входном напряжении 12 В, выходном на-

пряжении 1 В и токе нагрузки 120 А равен

87,1%. При окружающей температуре около

25 °C, как это видно из рис. 3, с использова-

нием принудительного охлаждения потоком

воздуха со скоростью 200 LFM (англ. LFM —

Linear Feet per Minute, футов в минуту) мы

видим увеличение температуры в самой го-

рячей точке (нижний MOSFET) на 58,1 °C.

Распределение уровней постоянного тока

всех четырех каналов показано на рис. 4.

С дросселем, имеющим DCR, равное

0,32 мОм, разница в токе по каналам при

полной нагрузке составляет около 2,0 А

(± 3,5%).

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

LTC3874 В КАЧЕСТВЕ

ВЕДОМОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

СНИЖАЕТ ГАБАРИТЫ ПЛАТЫ

И ЧИСЛО КОМПЛЕКТУЮЩИХ,

ЯВЛЯЯСЬ АЛЬТЕРНАТИВНЫМ

РЕШЕНИЕМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

С ВЫХОДНЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ

1 В И ТОКОМ 120 А

На рис. 5 показано альтернативное приведен-

ному ранее на рис. 1 решение преобразова-

теля. Этот преобразователь имеет диапазон

входных напряжений от 4,5 до 14 В и рас-

считан на одно выходное напряжение. Это

альтернативное решение в данном случае

выполнено с использованием микросхем

LTC3875 и LTC3874. Расщепитель фаз на кон-

троллере LTC3874 используется как ведомый

преобразователь, но он поддерживает все

программируемые функции, а также обеспе-

чивает защиту от коротких замыканий. Осо-

бенности в реализации этого решения:

• Выводы ITH микросхем LTC3875

и LTC3874 объединены для обеспече-

ния равномерного распределения то-

ков.

• Вывод CLKOUT микросхемы LTC3875

подключен к выводу SYNC микросхе-

мы LTC3874 для синхронизации по ча-

стоте коммутации.

• Вывод MODE микросхемы LTC3874

подключен к выводу PGOOD, который

обеспечивает работу в режиме DCM

(англ. DCM — Discontinuous Conduction

Mode, режим прерывистого тока)

во время включения преобразователя,

что необходимо для создания пред-

варительного напряжения смещения

на нагрузке.

• Вывод FAULT микросхемы LTC3874

имеет подтяжку до уровня напряжения

на выводе INTVCC (питание) и под-

ключен к выводу PGOOD микросхемы

LTC3875, которая посредством на-

пряжения на выводе TK/SS управляет

ключом MOSFET. Когда вывод PGOODподтянут вниз, а это происходит в слу-

чае аварийной ситуации, микросхема

LTC3874 с целью защиты отключает

оба канала преобразователя.

Аналогично микросхеме LTC3875 кон-

троллер LTC3874, работающий в токовом

режиме, обладает такой же высокой чув-

ствительностью к сигналу, снимаемому

с дросселя, который может иметь соб-

ственное сопротивление по постоянно-

му току DCR ниже 1 мОм. По сравнению

с ведущим контроллером LTC3875 при ис-

пользовании микросхемы LTC3874 упро-

щается разводка платы, так как этот кон-

троллер использует только один наборRC-компонентов для измерения тока через

падение напряжения на DCR. Постоянная

времени этого RC-фильтра должна обеспе-

чить полосу пропускания в пять раз боль-

ше, чем ту, что дает соотношение L/DCR

для выходного дросселя.

Общая эффективность решения и его тепло-

вые характеристики похожи на решения, вы-

полненные на базе двух микросхем LTC3875.

Распределение токов по всем четырем кана-

лам достаточно точное. С использованием

дросселя, имеющего DCR, равное 0,32 мОм,

разница токов в каналах при полной нагруз-

ке для рассматриваемого решения состав-

ляет около 1,6 А.

ВЫВОДЫ

Микросхема LTC3875 обеспечивает очень

широкий набор функций для небольшо-

го 66-мм 40-контактного корпуса типа

QFN. Она обеспечивает высокую эффектив-

ность с надежным управлением в токовом

режиме работы, используя сверхнизкое

значение DCR дросселя в качестве токового

сенсора, и имеет мощные интегрированные

драйверы. Возможность работы в парал-

лельном включении нескольких контролле-

ров и возможность внешней синхронизации

дополняют перечень его функциональных

особенностей. Кроме того, использование

ведомого контроллера LTC3874, когда он

включен в паре с LTC3875, значительно со-

кращает пространство, требуемое для раз-

мещения преобразователя. Микросхемы

контроллеров LTC3875 и LTC3874 идеально

подходят для приложений, требующих боль-ших токов, таких как телекоммуникационные

системы и системы передачи данных, инду-

стриальные приложения и компьютерные

системы.



14/32


15/32сентябрь 2015: | 15

Все устройства семейства LT3580, LT8580, LT8570 и LT8570-1 являются полностьюсовместимыми по контактам. Таким образом, путем замены всего лишь несколькихкомпонентов при той же разводке печатной платы вы можете получить множествовариантов для самых разных приложений, это дает возможность быстро вносить измененияв конструкцию и сокращать время разработки благодаря использованию уже готовыхрешений, выполненных на печатной плате.

Рисунок 1. Конфигурирование LT3580 для выходного напряжения 48 В Рисунок 2. Конфигурирование LT8570 для выходного напряжения 48 В

ВОЗМОЖНОСТИ

ПО КОНФИГУРИРОВАНИЮ

ПОЛЬЗОВАТЕЛЕММикросхемы LT8580, LT8570 и LT8570-1

включают в себя ряд опций по их конфигу-

рированию. Частота внутреннего генератора

микросхем может быть установлена в диапа-

зоне от 200 кГц до 1,5 МГц. В то время как

более низкие частоты переключения, как

правило, обеспечивают более высокую эф-

фективность, более высокие частоты пере-

ключения дают возможность уменьшить

размеры конечного решения. Кроме того,

выбор частоты генератора может быть весь-

ма полезен для уменьшения помех в прило-

жениях с чувствительными радиочастотны-

ми цепями.

Еще один вариант конфигурации — это уста-

новка уровня срабатывания защиты по по-

ниженному напряжению, который, в боль-

шинстве случаев, настраивается с помощью

только одного резистора, подключенного

с выхода VIN

на вывод SHDN микросхемы.

Это позволяет использовать микросхемы

в тех случаях, когда сопротивление первич-

ного источника питания может быть боль-

шим. То есть когда напряжение на выходе

такого первичного источника может увели-

чиваться достаточно медленно или в тех слу-

чаях, когда необходимо, чтобы микросхема

не разряжала первичный источник питания

ниже некоторого заданного уровня напря-

жения.

Последняя из доступных опций по конфи-

гурированию — это мягкий пуск. Изменяя

номинал конденсатора плавного пуска,

пользователь может регулировать скорость

увеличения тока в дросселе. Быстрый рост

тока в дросселе во время включения вызы-

вает и быстрый рост выходного напряжения.

Таким образом, если ток в дросселе посте-

пенно увеличивается, то мы уменьшаем вы-

брос выходного напряжения. Это позволяет

избежать больших бросков тока, вызванных

переходными процессами при включении

преобразователя.

ПРОСТОЕ И УДОБНОЕ

КОНФИГУРИРОВАНИЕ

ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Установка выходного напряжения микро-

схем LT8580/LT8570/LT8570-1, как для ин-

вертирующей, так и для неинвертирующей

топологий, легко и просто осуществляется

по выводу FBX. В обоих случаях для того,

чтобы установить необходимый уровень

выходного напряжения, требуется всего

лишь один резистор, который подключает-

ся от шины VOUT

к входу FBX микросхемы,

Рисунок 3. Конфигурирование LT8580 как повышающего преобразователяс входным напряжением 5 В и выходным 12 В

Рисунок 4. Конфигурирование LT8570-1 как повышающего преобразователяс входным напряжением 5 В и выходным 12 В



16/3216 | сентябрь 2015:

Рисунок 5. Конфигурирование LT8580 как SEPIC-преобразователяс входным напряжением 9–16 В и выходным 12 В

Рисунок 6. Конфигурирование LT8580 как двухдроссельного инвертирующегопреобразователя с входным напряжением 5–40 В и выходным –15 В

Рисунок 7. Зависимость КПД и потерь мощностиот тока нагрузки для схемы рис. 6 при входномнапряжении V

IN = 12 В

а уже топология преобразователя опре-

деляет выход преобразователя как выход

положительного или отрицательного на-пряжения.

ПОВЫШАЮЩИЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Топология повышающего преобразова-

теля создает выходное напряжение, пре-

вышающее по уровню его входное напря-

жение. На примере простой реализации

топологии повышающего преобразова-

теля, выполненного на базе микросхем

LT8580, LT8570 и LT8570-1, мы може�

Documents

Russkij Ltjournal Vol25 2