Článek se pokouší stanovit a následně definovat celkem 14 klíčových parametrů snižujících měničů a zdůraznit tím některé opomíjené stránky návrhu, na které se tu a tam v zápalu boje zapomíná.
8) Proudové omezení (Current Limit)
Snižující měniče, jako například ADP2138, obsahují ochranné obvody, limitující množství kladného proudu, tekoucího spínačem PFET a také synchronním usměrňovačem. Řízení velikosti kladného proudu omezuje množství proudu, tekoucího ze vstupu na výstup. Záporné proudové omezení pak brání tomu, aby se proud indukčností uzavíral opačným směrem, tj. mimo zátěž.9) Měkký start (Soft Start)
V případě snižujících měničů je důležité zajistit interní funkci měkkého startu, která po spuštění nechá výstupní napětí „nabíhat“ vyrovnaným způsobem a předchází tím nárazovým proudovým odběrům. Můžeme tak zabránit poklesu napětí z baterie nebo zdrojů s vyšší impedancí, připojených na vstup měniče. Dojde – li k aktivaci součástky (Enable), zahájí interní struktury cyklus spouštění (Power – up).
Snižující měnič se skládá z oscilátoru, řídicí smyčky PWM a také spínacích FETů; vpravo vidíme typické zapojení dvou z nich
10) Doba náběhu (Start-Up Time)
Dobou náběhu rozumíme časový úsek mezi vzestupnou hranou povolovacího signálu a okamžikem, kdy VOUT dosahuje 90 % své jmenovité úrovně. Tento test se obvykle provede připojením VIN a překlopením povolovacího pinu ze stavu vypnuto do stavu zapnuto. Bude – li pin Enable připojen k VIN a VIN přechází ze stavu vypnuto do stavu zapnuto, může doba náběhu citelně narůstat, protože řídicí smyčka potřebuje čas ke své stabilizaci. Parametr doba náběhu snižujícího měniče je důležitý pro aplikace, ve kterých často dochází k zapínání a vypínání regulátoru s cílem uspořit nějakou tu energii v přenosných systémech.
11) Tepelná ochrana (Thermal Shutdown, TSD)
Dostane – li se teplota přechodu nad předepsaný limit, ochranné struktury vypnou regulátor. Příčina přitom může spočívat ve
- vysokých proudových odběrech,
- nedostatečném chlazení desky plošných spojů nebo jen ve
- vysokých okolních teplotách.
Aby nedošlo k obnovení běžné činnosti, dokud teplota čipu neklesne pod přednastavenou hraniční úroveň, využíváme hystereze.
12) Činnost se zatěžovacím cyklem 100 % (100% Duty Cycle Operation)
S poklesem VIN nebo vzestupem ILOAD dosahuje snižující měnič limitu, při kterém bude spínač PFET po celou dobu (100 %) sepnut a VOUT klesá pod žádanou velikost výstupního napětí. Obvod ADP2138 při tomto limitním stavu plynule přechází do režimu, ve kterém spínač PFET zůstává po celou dobu sepnut a když se podmínky na vstupu konečně změní, součástka bez jakýchkoli překmitů výstupního napětí VOUT okamžitě restartuje PWM řízení.
13) Spínač pro vybití (Discharge Switch)
V některých systémech s velmi malým zatížením může výstup snižujícího měniče poté, co systém vstoupí do spánkového režimu, zůstávat ještě nějakou dobu na vysoké úrovni. Pokusíme – li se pak v takové aplikaci o opětovné sekvenční spouštění dříve, než mohlo dojít k vybití výstupního kondenzátoru, může dojít k zablokování nebo dokonce poškození integrovaného obvodu. Struktura snižujícího měniče ADP2139 proto využívá k vybíjení výstupu integrovaný spínaný rezistor (obvykle 100 Ω), aktivovaný
- během přechodu povolovacího pinu na nulu nebo
- při aktivaci podpěťového zámku či tepelné ochrany.
Blokový diagram obvodu ADP2139
14) Podpěťový zámek – pozastavení provozu (Undervoltage Lockout, UVLO)
Funkce podpěťového zámku UVLO umožňuje zajistit napětí pro zátěž jen tehdy, nachází – li se vstupní napětí nad předepsanou prahovou úrovní. Je to důležité, protože tak umožníme provoz pouze v případě, bude – li vstupní napětí na nebo ještě lépe nad úrovní, vyžadovanou pro stabilní činnost.
Použitá literatura:
Download a odkazy:
- 14 klíčových parametrů snižujících měničů a jejich praktický význam – 1. část
- Domovská stránka Analog Devices: http://www.analog.com/
