a mûszerházak fõvárosa BOPLA – a mûszerházak ... - Elektro Net
a mûszerházak fõvárosa BOPLA – a mûszerházak ... - Elektro Net
a mûszerházak fõvárosa BOPLA – a mûszerházak ... - Elektro Net
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
34 info@elektro-net.hu<br />
Alkatrészek<br />
Kapcsolóüzemû DC/DC konverter<br />
kialakítása IC-vel, modullal (2. rész)<br />
DR. MADARÁSZ LÁSZLÓ<br />
1.3. Buck-Boost (feszültségcsökkentô és<br />
-növelô) konverter<br />
A feszültségcsökkentô és -növelô (Buck-<br />
Boost) konverter elvi kapcsolási rajza a 7.<br />
ábrán látható. A kimenôfeszültség lehet a<br />
bemenônél kisebb (Step-Down jellegû<br />
mûködési tartomány) vagy magasabb<br />
(Step-Up mûködési tartomány). A feszültségáttétel<br />
a kapcsolótranzisztor vezérlôjelének<br />
kitöltési tényezôjétôl (D) a<br />
következô összefüggés szerint függ:<br />
Elvileg D = 0,5 értéknél egyezik meg<br />
a bemeneti és a kimeneti feszültség abszolút<br />
értéke. Kisebb D-értékek esetén a<br />
kimeneten a bemenetinél alacsonyabb a<br />
feszültség, nagyobb D beállításakor a kimeneti<br />
feszültség meghaladja a bemeneti<br />
értékét.<br />
Ez az átalakítóegység a szabályozott<br />
tápegységek kedvelt eleme, hiszen 0 V-ig<br />
leszabályozható, illetve a bemenôfeszültségnél<br />
magasabb kimeneti értékeket is<br />
képes elôállítani. Fontos tulajdonsága,<br />
hogy a 0 V vezetékhez képest a bemeneti<br />
feszültsége (pozitív érték) és a kimeneti<br />
feszültsége (negatív érték) ellentétes polaritású,<br />
azaz a konverter invertál is. (Egyes<br />
integrált Buck-Boost konvertereknél beépített<br />
kiegészítôinverterrel elérik, hogy a<br />
kimenet is pozitív értékû.)<br />
A korszerû, hordozható elektronikus<br />
áramkörök táplálására ezek a konverterek<br />
igen jól felhasználhatóak. Tegyük fel,<br />
hogy az igényelt tápfeszültség 3,3 V, a<br />
táplálást pedig egy lítiumcellával oldjuk<br />
meg. A cella feszültsége kezdetben 4,2 V,<br />
a kimerült elemnél már csak 3 V. A szükséges<br />
tápfeszültség tehát eleinte a bemenôfeszültségnél<br />
kisebb, késôbb pedig<br />
magasabb. Az ilyen feladatok megoldására<br />
ideális választás a feszültségcsökkentô-feszültségnövelô<br />
konverter.<br />
Ez a kettôs jellegû mûködés egy önálló<br />
Buck és egy Boost konverter sorbakapcsolásával<br />
is megoldható, az integrált<br />
megoldású elemek többnyire így<br />
épülnek fel. A 8. ábrán egy szinkron<br />
Buck-Boost konverter elvi vázlata látható,<br />
ahol a diódákat a megfelelô ütemben vezérelt<br />
kapcsolótranzisztorok váltották fel.<br />
Ezt az elvi felépítést követi például az<br />
ST Microelectronics STCF02 típusjelû<br />
Buck-Boost konvertere, mely egy nagy<br />
teljesítményû fehér LED táplálását oldja<br />
meg, beintegrált kapcsolótranzisztorokkal<br />
(9. ábra). Digitális kamerák, PDA-k fehér<br />
LED-jeinek nagyáramú meghajtására<br />
ajánlja a cég, a szabályozott áramérték<br />
névlegesen 600 mA. Az áramkör kikapcsolt<br />
állapotban csak minimális áramot<br />
fogyaszt (kevesebb mint 1 µA-t). Egyetlen<br />
lítiumcelláról üzemeltetve folyamatosan<br />
biztosítja a beállított áramerôsséget, miközben<br />
a kimeneti feszültsége 2,5<strong>–</strong>3,5 V<br />
közötti érték (a LED-tôl függôen). A kapcsolási<br />
frekvenciája 1,8 MHz, a belsô<br />
túláramvédelem határértéke 2,3 A.<br />
A külsô termisztorral mûködô hômérséklet-korlátozás<br />
140 °C értéknél kapcsolja<br />
le a tápegységet (a termisztor a<br />
LED hômérsékletét méri). A DC/DC konverzió<br />
is és a védelmek is folyamatosan<br />
mûködnek, akkor is, ha közben az átalakító<br />
átvált Buck mûködési módból Boost<br />
üzemmódra vagy vissza. Az áramkört 20<br />
kivezetéses QFN tokozással készítik. Az<br />
ENi bemeneteken át logikai jelekkel lehet<br />
az áramkör üzemmódjait kijelölni (pl. folyamatos<br />
nagyáramú üzem, 600 mA-es<br />
árammal, csökkentett áramú üzem beállított<br />
áramértékkel, minimális áramú<br />
üzem 250 mA-rel).<br />
A Linear Technology LTC3780 típusjelû<br />
Buck-Boost áramköre külsô n csatornás<br />
MOSFET kapcsolótranzisztorokkal mûködik,<br />
így a tápegység áramát ezek megfelelô<br />
megválasztásával széles határok között<br />
lehet megválasztani. A tipikus felhasználói<br />
áramkört a 10. ábra mutatja be. Az IC 24<br />
kivezetéses RSSOP és 32 csatlakozópontos<br />
QFN tokozásban készül. A bemeneti<br />
és a kimeneti feszültségtartomány egyaránt<br />
4 … 30 V közötti. Az ajánlott kapcsolási<br />
megoldás 2 A-es terhelés esetén<br />
99%-os hatásfokot ér el, 5 A-es áramértéknél<br />
a hatásfok még mindig 98%.<br />
1.4. Cuk-konverter<br />
Ezt a konvertert a feltalálójáról nevezték<br />
el, aki az Amerikai Egyesült Államokban<br />
munkálkodó Slobodan Cuk. Ezért több<br />
helyen az eredeti névnek megfelelôen<br />
szerepel a konverter neve, azaz Cuk (néha<br />
viszont helytelenül így: Cuk). Mindenesetre<br />
a leggyakoribb az angol írásmód<br />
szerinti megnevezés, a Cuk. A bemeneti<br />
és a kimeneti feszültség kapcsolata ennél<br />
2007/4.<br />
7. ábra. Buck-Boost (feszültségcsökkentô<br />
és -növelô) konverter<br />
8. ábra. A Buck-Boost konverter szokásos<br />
kialakítása<br />
9. ábra. Buck-Boost konverter fehér<br />
LED-hez, STCF02-vel<br />
10. ábra. Buck-Boost konverter<br />
LTC3780-nal<br />
11. ábra. Cuk-konverter<br />
12. ábra. Cuk-konverter LM2611A-val
Change language