ep_07_062-068_kalejdoskop.indd

W rubryce  „Kalejdoskop  elektronika”  przedstawiamy  najnowsze  elementy  elektroniczne  pojawiające  się  na  rynku.
Przede  wszystkim  prezentujemy  układy  aplikacyjne  tych  nowinek  rynkowych.  Prezentowane  elementy  są  wybiera-
ne  subiektywnie,  ale  zawsze  staramy  się  przedstawić  różnorodność  funkcji  i możliwości  nowoczesnych  podzespołów
wdrażanych  do  produkcji.

Elektronika Praktyczna 7/2005

K A L E J D O S K O P

Firma Analog Devices zaanonsowała wprowadzenie na rynek

nowego wzmacniacza AD8337 o regulowanym wzmocnieniu

(VGA – Variable Gain Ampliﬁer). Układ jest ekonomicznym

wzmacniaczem o stałoprądowym sprzężeniu i 3 dB paśmie

przenoszenia równym 250 MHz. Wzmacniacz cechuje się

bardzo dobrymi parametrami szumowymi: wejściowe napię-

cie szumów wynosi 2,2 nV√Hz (f=10 MHz), a wejściowy

prąd szumów 2,2 pA√Hz (f=10 MHz). Struktura wewnętrz-

na wzmacniacza AD8337 jest przedstawiona na rys. 1.

Struktura układu jest zgodna z opracowana przez Analog

Devices topologią X-AMP. Na wejściu znajduje się przed-

wzmacniacz o wzmocnieniu 6 dB, następnie regulowany

tłumik (o zakresie do 24 dB) i wzmacniacz końcowy o

wzmocnieniu 18 dB. Nominalny zakres regulacji wzmoc-

nienia wynosi zatem 0…24 dB. Przedwzmacniacz ma

topologię wzmacniacza o sprzężeniu prądowym, a jego wzmocnienie

może być dodatkowo ustalane zewnętrznymi rezystorami. Wzmocnienie

wzmacniacza jest regulowane w sposób analogowy za pomocą napięcia

przykładanego do wejścia GAIN. To napięcie faktycznie ustala parametry

tłumika. Globalnie, dla całego wzmacniacza współczynnik regulacji wzmoc-

nienia wynosi 20 dB/V. Jak podaje producent, układ AD8337 szczególnie

dobrze nadaje się do zastosowań w skanerach PET, układach wymaga-

jących regulacji wzmocnienia, wysokiej jakości systemach ARW, torach

przetwarzania sygnałów I/Q, torach wizyjnych, medycznych i przemysło-

wych urządzeniach USG, układach odbiorczych radarów.

Rys. 1. Schemat funkcjonalny i wyprowadzenia wzmac-
niacza AD8337

Nowym produktem ﬁrmy Cirrus Logic jest układ CS44600.

Jest to 6-kanałowy kontroler cyfrowego wzmacniacza mocy

(z przetwarzaniem cyfra/PWM). Zawiera interpolator, układ kon-

wersji częstości próbkowania oraz wyjściowe stopnie sterujące

PWM przewidziane do pracy w układzie pół-mostka i pełnego

mostka. Układ jest zrealizowany z wykorzystaniem architektury

bezpośredniej konwersji cyfrowej, dzięki czemu uzyskano inte-

gralność sygnałów cyfrowych aż do końcowego ﬁltra wyjścio-

wego i zminimalizowanie zakłóceń sygnałów analogowych, co

w efekcie pozwoliło uzyskać dobre parametry całego systemu.

W układzie CS44600 zintegrowano układ regulacji wzmocnienia,

detektor szczytu z ogranicznikiem, układ de-emfazy oraz 7 linii

I/O ogólnego przeznaczenia. Te linie I/O pozwalają na łatwe

tworzenie interfejsu do typowych, dostępnych stopni mocy.

Sprawność wzmacniaczy PWM osiąga 90%, dzięki czemu całość może

być zamknięta w małej obudowie LQFP (o 64 wyprowadzeniach), a także

można stosować mniejszy radiator i zasilacz o mniejszej mocy. Układ

CS44600 nadaje się szczególnie dobrze do systemów audio o dużej

dynamice, małych zniekształceniach i szumach, czyli np. do układów

odbiorczych A/V, DVD, głośników cyfrowych i samochodowych systemów

audio. Na rys. 1 przedstawiono strukturę wewnętrzną układu CS44600,

a na rys. 2 – schemat blokowy wzmacniacza 2 x 100 W, który jest

przygotowany przez ﬁrmę Cirrus jako projekt referencyjny.

Rys. 2. Schemat blokowy wzmacniacza akustycznego
2x100 W

Rys. 1. Struktura wewnętrzna układu CS44600

DS2740 jest nowym układem ﬁrmy Maxim/Dallas służącym

do zliczania ładunku elektrycznego. Układ mierzy przepły-

wający prąd (umie rozróżnić kierunek) i na tej podstawie

gromadzi informację o wypadkowym ładunku. Taka funkcja

jest bardzo przydatna do monitorowania stanu akumulato-

rów. Pomiar prądu jest wykonywany z rozdzielczością 15

bitów (plus znak), a wartość wypadkowego ładunku jaki

przepłynął przewodem pomiarowym jest przechowywana

w 16–bitowym rejestrze (wersja DS2740U). Układ jest

wyposażony w typowy dla ﬁrmy Dallas interfejs 1-Wire,

który służy zarówno do konﬁguracji, jak i odczytu zare-

Elektronika Praktyczna 7/2005

K A L E J D O S K O P

jestrowanych danych. Schemat blokowy układu DS2740 jest pokazany

na rys. 1.

Wejścia IS1 i IS2 są wyposażone w ﬁltr analogowy, który rozciąga za-

kres dynamiczny układu dla obciążeń impulsowych. Rozdzielczość rejestru

gromadzącego informację o ładunku wynosi 6,25 µVh, co odpowiada

ładunkowi 0,3125 mAh dla bocznika 20 mV lub 0,6250 mAh dla bocz-

nika 10 mV. Przykładowy schemat układu aplikacyjnego jest pokazany na
rys. 2. Układ DS2740 jest zamykany w 8-nóżkowa obudowę µMAX.

Rys. 2. Podstawowy układ aplikacyjny DS2740

Rys. 1. Schemat blokowy układu DS2740

LP3881, nowy układ opracowany w ﬁrmie National Semi-

conductor, jest szybkim stabilizatorem napięcia o bardzo

małym spadku napięcia i stosunkowo dużym prądzie. Do

pracy stabilizator wymaga dwóch napięć wejściowych:

BIAS

(4,5…6 V) dostarcza napięcia polaryzującego bram-

kę szeregowego tranzystora regulacyjnego NMOS (rys. 1),

natomiast V

jest napięciem wejściowym, zasilającym ob-

ciążenie. Strata napięcia na tranzystorze regulacyjnym, przy

prądzie obciążenia 0,8 A wynosi jedynie 75 mV. Napięcie

wyjściowe stabilizatora ma ustaloną wartość równą no-

minalnie 1,2 V, 1,5 V lub 1,8 V. Układ jest wykonany w

technologii CMOS, dzięki czemu jego pobór mocy jest bar-

dzo mały w porównaniu do konstrukcji bipolarnych. Prąd

wyprowadzenia masy, przy pełnym obciążeniu, wynosi zaledwie 3 mA.

Podstawowy układ pracy stabilizatora LP3881 jest pokazany na rys. 2.

LP3881 jest wyposażony w wejście S/D (shut down), umożliwiające

zdalne wyłączanie napięcia wyjściowego.

Rys. 2. Podstawowy układ pracy stabilizatora LP3881

Rys. 1. Schemat blokowy stabilizatora LP3881

Epson wprowadził do swojej oferty układy scalone służące

do zasilania białych diod LED. Przykładem takiego układu

jest S1F81210. Jest to specjalizowana przetwornica DC/DC

podwyższająca napięcie (rys. 1). Układ działa w oparciu

o modulator PWM pracujący ze stałą częstotliwością (1 MHz)

i współczynnikiem wypełnienia do 75%. Prąd diod LED jest

ustawiany za pomocą rezystora R1 włączanego pomiędzy

końcówki FB i VSS. Potencjał wyprowadzenia FB jest sta-

ły i wynosi ok. 0,5 V. Kiedy tranzystor MOS jest włączo-

ny, wtedy w indukcyjności L jest gromadzona energia. Przy

szybkim wyłączaniu tranzystora na zaciskach cewki generuje

się napięcie samoindukcji. To napięcie dodaje się do napię-

cia zasilania V

, następuje przewodzenie diody Schottky’ego

SBD i energia jest przekazywana do kondensatora wyjściowego C

OUT

S1F81210 ma wbudowany układ miękkiego startu, który trwa ok. 500 µs

po pojawieniu się dodatniego zbocza impulsu aktywującego CE (ten sy-

gnał można wykorzystać do regulacji jasności świecenia diod). Układ ma

możliwość zasilania 2…6 białych diod LED połączonych szeregowo. Prąd

diod można nastawiać w zakresie do ok. 20 mA (R1=24 V). Napięcie

wejściowe V

może się zawierać w zakresie 2,3…5,5 V. Układ S1F81210

Inﬁneon oferuje wysokoprądowe diody Schottky’ego z węglika

krzemu. Diody są wykonywane na różne wartości nominal-

ne prądu przewodzenia i napięcia wstecznego. Przykładowo,

SDT12S60 jest 600 V diodą Schottky’ego, o nominalnym,

ciągłym prądzie przewodzenia równym 12 A. Dioda jest za-

mknięta w obudowie PG-TO220-2-2 (rys. 1a). Cechuje się

zerowymi czasami załączania (forward recovery) i odzyski-

wania zdolności zaworowych (reverse recovery). Ze względu

na zastosowany nowoczesny materiał, wpływ temperatury na

właściwości przełączające jest pomijalny. Jednocześnie dioda może praco-

wać w wysokich temperaturach złącza (-55…+175°C), a wiele parametrów

jest specyﬁkowanych dla temperatury

obudowy równej 100°C (np. ciągły prąd

przewodzenia). Maksymalna dopuszczalna

moc strat diody wynosi 88,2 W. Charak-

terystyka przewodzenia diody jest pokaza-

na na rys. 1b. Firma Inﬁneon produkuje

diody Schottky’ego z węglika krzemu na

prądy w zakresie 2…12 A i napięcia

wsteczne 300 V i 600 V.

Elektronika Praktyczna 7/2005

K A L E J D O S K O P

jest dostępny w obudowach SOT23-5 i SON-6. Na rys. 2 przedstawiono

sposób regulacji jasności świecenia diod stałym napięciem sterującym.

Rys. 1. Zasada działania układu S1F81210

Rys. 2. Regulacja jasności świecenia diod stałym napięciem

Rys. 1. Dioda Schottky’ego SDT12S60: a) obudowa, b)
charakterystyka napięciowo-prądowa w kierunku prze-
wodzenia

Firma Wolfson Mi-

croelectronics opra-

cowała 24 bitowy

stereofoniczny CODEC WM8590. Układ jest wyposażony w różnicowe

wejścia i wyjścia. Idealnie nadaje się do przetwarzania sygnałów aku-

stycznych systemu SORROUND dla zastosowań domowych hi-ﬁ, urządzeń

DVD-RW i sprzętu audio-wideo. Sygnał cyfrowy jest wytwarzany przez 24

bitowy przetwornik A/C typu sigma-delta i jest dostępny w postaci słów o

długości 16-32 bitów z częstotliwością próbkowania 32…96 kHz. Stereo-

foniczny, wielobitowy przetwornik C/A przyjmuje słowa o długości 16-32

bity i częstotliwości próbkowania 32…192 kHz. Częstotliwości próbkowa-

nia dla przetworników A/C i C/A mogą być zupełnie niezależne. WM8590

jest wyposażony w mechanizmy obsługi interfejsu I

S w formacie DSP, z

danymi dosuniętymi do prawej i z danymi dosuniętymi do lewej. Schemat

blokowy układu jest pokazany na rys. 1. Układ jest zasilany z dwóch

ź r ó d e ł

n a p i ę c i a

a n a l o g o -

wego (4,5

do 5,5 V)

i cyfrowe-

g o ( 2 , 7

do 3,6 V).

J e s t z a -

mknięty w

28-nóżko-

wej obudo-

wie SSOP.

Rys. 1. Schemat blokowy układu WM8590

Firma Vishay wprowadziła ostatnio do produkcji 3

nowe serie rezystorów grubowarstwowych dużej

mocy: LTO30, LTO50 i LTO100. Rezystory serii

LTO30 i 50 są wykonywane w obudowach TO-220

i mogą rozpraszać moc odpowiednio 30 i 50 W

przy temperaturze obudowy równej 25°C. W serii

LTO zastosowano obudowę TO-247, która pozwala

na rozpraszanie mocy 100 W również przy tem-

peraturze obudowy równej 25°C. Rezystory są dostępne w zakresie od

10 mV do 1 MV. Cechują się izolowaną obudową ceramiczną z moż-

liwością bezpośredniego montowania na radiatorze, a także bardzo małą

indukcyjnością. Dzięki tym właściwościom są odpowiednie do zastosowań

w układach przetwarzania mocy, szybkich układach przełączających, tłumi-

kach przepięć i układach w.cz. Na rys. 1 przedstawiono ich wygląd oraz

charakterystykę redukcji mocy strat w funkcji temperatury obudowy.

Rys.  1.  Rezystory  serii  LTO:  a)  wygląd  zewnętrzny,  b)
charakterystyka  rozpraszanej  mocy  w  zależności  od
temperatury  obudowy

Elektronika Praktyczna 7/2005

K A L E J D O S K O P

Opracowany przez ON Semiconductor układ

NCP1603 jest złożonym kontrolerem PFC/PWM.

Układ zapewnia bardzo mały pobór mocy w sta-

nie czuwania bez obciążenia i dzięki temu jest

szczególnie odpowiedni do zastosowań na ryn-

ku konsumpcyjnym, gdzie taki mały pobór mocy

jest czynnikiem krytycznym. Takie zastosowania

obejmują np. zasilacze do laptopów oraz zasilacze odbiorników TV i

monitorów. Podstawowe cechy części PFC (Power Factor Correction)

układu NCP1603, pracującej w trybie napięciowym, zapewniają uzyskanie

bliskiego jedności współczynnika mocy w trybach pracy nieciągłej DCM

(Discontinuous Mode) i krytycznej CRM (Critical Mode). Ponadto układ

charakteryzuje się niskim poborem prądu w trakcie startu i wyłączenia,

programowaną częstotliwością przełączania w trybie DCM oraz możli-

wością pracy synchronicznej. Przy napięciu wyjściowym równym 107%

wartości nominalnej włącza się układ zabezpieczenia przeciw przepięcio-

Rys. 1. Typowe układy aplikacyjne sterownika NCP1603; a) układ bez synchronizacji, b) układ z synchronizacją.

wego. Z kolei jeśli napięcie spadnie poniżej 92% wartości nominalnej, to

uaktywnia się układ zabezpieczenia przed spadkiem napięcia i wyłącza

zasilacz. Oczywiście jest także zapewnione zabezpieczenie przed prze-

ciążeniem prądowym, przy czym wartość prądu maksymalnego może

być programowana. Układ ma również wbudowany wyłącznik termiczny

z histerezą (95/140°C). Jeśli chodzi o część PWM układu NCP1603, to

pracuje ona z częstotliwością 100 kHz w trybie prądowym z możliwością

omijania cykli w stanie spoczynkowym. W stanie spoczynkowym bez

obciążenia, w celu redukcji poboru mocy, jest odłączone zasilanie czę-

ści PFC. Sam układ PWM ma wbudowane mechanizmy zabezpieczające

na wypadek błędów w sprzężeniu uzwojeń pomocniczych transforma-

tora, przeciążenia (prądowego i napięciowego) uzwojenia pierwotnego,

bezpiecznik termiczny z histerezą (140/165°C), układ miękkiego startu

(2,5 ms) i zabezpieczenie (z histerezą) przed zbyt niskim napięciem.

Typowe układy aplikacyjne NCP1603 są przedstawione na rys. 1. W obu

układach jest zaimplementowane zabezpieczenie przepięciowe.