Как купить...

International Rectifier Corporation
Общепризнанный мировой лидер в разработке и производстве силовых полупроводниковых компонентов

Полное наименование: International Rectifier Corporation
Веб сайт: www.irf.com
Перечень поставляемой продукции

В настоящее время микросхемы ККМ представлены в номенклатуре почти всех основных производителей ИМС для силовой техники, и у каждой есть свои преимущества. По современным мировым стандартам (IEC 1000-3-2, японский LS C 61000-3-2 и китайский ССС (China Compulsory Certificate) ИП мощностью более 75 Вт должен быть оснащен корректором коэффициента мощности, иначе ему будет закрыт доступ на рынок.

на складе в Харькове

В 2011 году компания International Rectifier представила новые микросхемы ККМ IR115xS взамен снятых с производства IR1150. Основным отличием ИМС ККМ компании IR от других представленных на рынке решений является особый, запатентованный компанией режим OCC (One Cycle Control). Суть этого режима заключается в том, что решение, основанное на ОСС, не требует измерения линии переменного тока - вся необходимая информация для корректировки формы кривой тока и, тем самым, увеличения коэффициента мощности извлекается из постоянного напряжения на шине и из обратного тока. Такое решение позволяет упростить схемотехнику ККМ и ускорить разработку новых изделий. Другие производители ничем подобным похвастаться не могут. В таблице 1 представлены современные ИМС ККМ от ведущих производителей.

Таблица 1. Современные ИМС ККМ ведущих производителей  

В таблице 2 приведены основные характеристики новых микросхем IR115xS и снятой с производства IR1150.

Таблица 2. Сравнение основных характеристик микросхем IR115xS и IR1150

Название ИМС	IR1152S	IR1153S	IR1155S	IR1150
Частота преобразования, кГц	66	22,2	48...200	50...200
Пиковый ток накачки затвора	750 мА	750 мА	1,5 А	1,5 A
Питающее напряжение, В	14...17	14...17	12...19	15...20
Ток запуска, мкА	26...75	26...75	175...200	175
купить ---->

Так как микросхемы IR115xS - новые, возможна регистрация проекта у производителя. В этом случае цены на оптовые поставки данных микросхем могут быть снижены.

Новая линейка ККМ от International Rectifier

ККМ на базе новых микросхем обладают повышенным коэффициентом мощности, имеют малые гармонические искажения и обеспечивают стабилизированное выходное напряжение. По сравнению с традиционными решениями применение IR115xS позволяет значительно сократить количество используемых компонентов, площадь печатной платы, время на разработку, таким образом минимизируя общую стоимость системы. Микросхемы работают в режиме непрерывного тока преобразователей повышающего типа с контролем входного тока в диапазоне напряжений 85...264 В.

В типичном 1 кВт источнике питания решение, основанное на ОСС, уменьшает на 40% количество резисторов и конденсаторов, а также уменьшает на 50% площадь на печатной плате в секции ККМ. Помимо этого линейка микросхем IR115xS содержит вывод OVP для защиты от перенапряжения, что обеспечивает дополнительную защиту для систем с высокой мощностью.

IR115xS оснащены рядом таких функций как защита от перенапряжения, поцикловая защита по пиковому току, защита от перенапряжения с мягким запуском и защита от провалов напряжения питания. В микросхемах также обеспечивается программируемый плавный старт и микропотребление в режимах запуска и сна. Микросхемы совместимы с Ultrafast IGBT и Warp IGBT компании IR для систем с мощностью более 750 Вт и частотой переключения до 100 кГц. В высокомощных системах IGBT обеспечивают высокую эффективность и могут понизить общую стоимость системы.

Микросхема ККМ IR1155S

IR1155S (рис. 1) предназначена для коррекции коэффициента мощности в режиме неразрывных токов (CCM - Сontinuous Сonduction Mode).  

  Рис. 1. Схема включения IR1155S  

Предполагается работа на фиксированной частоте с контролем среднего тока через дроссель. Частота переключений выбирается пользователем от 48...200 кГц. В микросхеме реализован алгоритм OCC-контроля в одном цикле. При работе в режиме повышающего AC/DC-преобразователя коррекция коэффициента мощности достигается при помощи этого алгоритма без измерения входного напряжения.

Теория работы

Алгоритм OCC работает с использованием двух контуров управления: первый - медленный внешний контур - следит за выходным напряжением; второй - быстрый внутренний - для слежения за током.

Комбинация этих двух управляющих цепей позволяет амплитуде и огибающей входного тока быть пропорциональными и находиться в одной фазе с входным напряжением; при этом выходное напряжение конвертера остается на заданном уровне. Все это выполняется при условии работы в режиме неразрывных токов дросселя.

Основные функции

На сегодняшний день IR1155S предлагает самый большой набор функций на рынке ИМС для ККМ в компактном 8-выводном корпусе.

Микросхема IR1155S работает на фиксированной частоте, которая зависит от емкости конденсатора, подключенного к выводу FREQ. Пара источников тока внутри микросхемы поочередно создают ток через конденсатор, генерируя пилообразный сигнал с постоянным наклоном, с заданной парой напряжений (обычно между 2 и 4 В). Для микросхемы пилообразный сигнал является тактовым. Частота работы микросхемы может быть выбрана от 48...200 кГц (в зависимости от конденсатора). Сигнал этой частоты является управляющим и используется сбрасываемым интегратором в ИМС для генерации сигналов ШИМ в каждом цикле переключения. На рисунке 2 показана форма пилообразного сигнала на выводе FREQ и управляющее напряжение на выводе GATE.

  Рис. 2. Форма сигнала на выводах FREQ и GATE  

Длительность каждого импульса может меняться от 0 до 96% в зависимости от сигналов модулятора OCC. Зависимость частоты от номинала конденсатора показана на рисунке 3. Использование конденсатора вместо резистора улучшает помехозащищенность генератора.

Рис. 3. Зависимость частоты от номинала конденсатора

Во время старта цепь низковольтной блокировки в микросхеме (UVLO - Under Voltage LockOut) измеряет напряжение на выводе VCC и разрешает запуск лишь при Vcc(on) 10,65...11,95 В. Как только напряжение на выводе VCC упадет ниже порога низковольтной блокировки (9,2...10,4 В), ИМС снова перейдет в режим UVLO, который сохранится до тех пор, пока напряжение VСС не превысит значение Vcc(on).

Также необходимо отметить, что вывод VCC внутри не имеет защитных цепей.

Микросхема может быть переведена в микропотребляющий режим, в котором величина тока будет меньше Icc(sleep) (125 мкА), если напряжение на выводе OVP/EN будет ниже Vsleep(off) (0,53...0,67 В), причем даже в случае, если напряжение на VCC более Vcc(on). Это позволяет разработчику выключать ККМ в режимах ожидания аппаратуры, что удовлетворяет требованиям норм Blue Angel, Green Power и др. Когда вывод OVP/EN установлен в положение «0», ИМС переходит в «спящий» режим, напряжение на выводе Vcomp принудительно снижается, благодаря этому микросхема может осуществить плавный пуск при перезапуске. Так как Vsleep(off) меньше 1 В, могут быть использованы логические уровни для управления включением/выключением микросхемы.

Описание основных режимов

Управляемый плавный пуск

В микросхеме достаточно просто реализуется выбор времени плавного запуска.

В процессе плавного пуска контролируется нарастание сигнала ошибки обратной связи по напряжению, что позволяет получить линейный контроль над среднеквадратическим входным током, который потребляет ККМ. По существу, управление плавным пуском осуществляется компонентами компенсации усилителя ошибки, а именно конденсатором Cz. Например, для получения времени плавного пуска 40 мс необходим конденсатор номиналом 0,33 мкФ. При этом при переходе микросхемы в «спящий» режим конденсатор Cz разряжается, и при включении снова происходит плавный запуск конвертера.

Возможность управления
затвором ключевого транзистора

Драйвер затвора в ИМС представляет собой двухтактный каскад, способный обеспечить пиковый ток 1,5 А. Производитель утверждает, что этот параметр предусмотрен дизайном микросхемы, но не опробован на практике. Драйвер затвора внутренне защищен от перенапряжения свыше 13 В. Вывод GATE микросхемы может быть использован для управления внешним более мощным драйвером для достижения любых мощностей корректора.

Функции защиты

IR1155S обладает большим набором защитных функций, ниже приведены некоторые из них:

• Защита от перенапряжения (OVP) в микросхеме достигается использованием отдельного вывода OVP/EN, который соединен с входом OVP компаратора. Когда напряжение на выводе превысит Vovp, фиксируется режим перенапряжения, и драйвер затвора мгновенно запирается. Возобновление работы произойдет только после того, как напряжение на выводе OVP упадет ниже Vovp(rst). Использование отдельного вывода обеспечивает защиту системы от катастрофических перенапряжений, даже когда цепь обратной связи, соединенная с выводом VFB, выходит из строя. Это дает уверенность в наилучшей защите против экстремальных ситуаций.

• Защита от обрыва обратной связи активируется всякий раз, когда напряжение на выводе VFB падает ниже порога Volp (17...21В) Драйвер затвора мгновенно выключается, VCOMP принудительно разряжается, и микросхема переходит в «спящий» режим. ИМС будет перезапущена (с плавным пуском) только в том случае, если напряжение на выводе VFB превысит Volp. В данной защите не предусмотрен гистерезис по напряжению. Во время запуска микросхема находится в спящем режиме, пока напряжение на выводе Volp не станет больше нормы.

• Ограничение тока при плавном пуске- это тип защиты, который воздействует на выходное напряжение. Защита срабатывает, когда среднеквадратичный ток в ККМ превышает заданную величину. Далее это значение вызывает внутренний сигнал ошибки для обратной связи по напряжению- Vm. Амплитуда Vm прямо пропорциональна среднеквадратическому значению допустимого входного тока корректора. Как только Vm насыщается, максимальный ток конвертера будет ограничен. Любая попытка увеличить ток выше этого лимита заставит микросхему ограничить скважность работы конвертера, и вызовет падение выходного напряжения ККМ. Величина тока, при которой Vm насыщается зависит от величины токового шунта, выбранного для ККМ. Эта функция может восприниматься как ограничение превышения выходной мощности.

Отладочные наборы - IRAC1152-350W и IRAC1155-300W

Отладочная плата IRAC1152-350W (рис. 4) представляет собой законченный модуль ККМ на базе IR1152S c выходной мощностью 350 Вт. Она спроектирована таким образом, чтобы было максимально удобно ее изучать, а также иметь доступ ко всем нужным точкам схемы. С этой платой легко получить «живые» осциллограммы в ключевых точках и проверить интересующие параметры.  

  Рис. 4. Внешний вид IRAC1152-350W

IRAC1155-300W (рис. 5) представляет собой законченный модуль ККМ на 300 Вт. В ней реализованы все возможности микросхемы IR1155S.  

Рис. 5. Внешний вид IRAC1155-300W