Radioelektronik Audio-HiFi-Video 9/2002

F

irma Texas Instruments dostar-

czy³a niedawno na rynek wiele

typów przetwornic DC/DC do

urz¹dzeñ niewielkiej mocy. Mo¿-

na je sklasyfikowaæ w czterech grupach:

q

przetwornice typu charge pumps, czyli

pompy ³adunkowe,

q

przetwornice zwiêkszaj¹ce wartoœæ na-

piêcia (boost converters),

q

przetwornice zmniejszaj¹ce wartoœæ na-

piêcia (buck converters),

q

przetwornice odwracaj¹ce polaryzacjê

napiêcia (inverting converters).

Pompy ³adunkowe

(charge pumps)

Do przetwornic typu pompy ³adunkowe mo¿-

na zaliczyæ uk³ady scalone TPS60100/101,

TPS60110/111, TPS60120/1/2/3,

TPS60130/1/2/3, TPS60140/141,

TPS6020x, TPS6021x oraz REG711.

Uk³ady TPS60100/101 s¹ regulowanymi

Ÿród³ami napiêciowymi o napiêciu wyjœcio-

wym 3,3 V. Maksymalny pr¹d wyjœciowy

uk³adu TPS60100 wynosi 200 mA, nato-

miast uk³adu TPS60101 100 mA. Napiêcie

zasilania od 1,8 V do 3,6 V. Zgodnie z da-

nymi katalogowymi w czasie pracy uk³adu

miêdzyszczytowe napiêcie wyjœciowe

3,3 V (producent dopuszcza 4% tolerancji

dla tej wartoœci) nie ulega wiêkszym waha-

niom ni¿ 5 mV, dziêki czemu zbêdne s¹

dodatkowe obwody regulacji i filtracji na-

piêcia wyjœciowego, jedynie cztery zewnê-

trzne kondensatory (rys. 1). SprawnoϾ

energetyczna uk³adów TPS60100/101 wy-

nosi oko³o 90%, a pr¹d pobierany bez obci¹-

PRZETWORNICE DC/DC

FIRMY TEXAS INSTRUMENTS

¿enia (praca w stanie ja³owym) zaledwie

50

µ

A. Mo¿liwe jest tak¿e wprowadzenie

uk³adów w stan wy³¹czenia (uœpienia) shut-

down, w którym obci¹¿enie zostaje od³¹-

czone, wówczas pobierany pr¹d wynosi

0,05

µ

A.

Uk³ady TPS60100/101 s¹ przeznaczone

do urz¹dzeñ aparatury medycznej, urz¹-

dzeñ akwizycji i zbierania danych, tzw. da-

ta loggers oraz innych urz¹dzeñ przeno-

œnych.

Uk³ady TPS60110/111 dostarczaj¹ napiêcia

5,0 V oraz pr¹dów odpowiednio 300 mA

i 150 mA. Napiêcie zasilania tych uk³adów

mo¿e wynosiæ od 2,7 V do 5,4 V. Parame-

try tych uk³adów s¹ podobne do parametrów

TPS60100/101, a wiêc wahania miêdzy-

szczytowego napiêcia wyjœciowego nie

wiêksze ni¿ 5 mV, sprawnoœæ energetyczna

dochodzi do 90% i pr¹d pobierany w stanie

uœpienia 0,05

µ

A. Jedynie pr¹d pobierany

przy od³¹czonym obci¹¿eniu jest wiêkszy

i wynosi 60

µ

A.

Najczêœciej uk³ady te s¹ stosowane w kar-

r

PODZESPO£Y

20

tach PCMCIA, w uk³adach zasilania kart

z wbudowanym mikroprocesorem (smart-

cards) oraz w przenoœnych urz¹dzeniach

medycznych i urz¹dzeniach akwizycji da-

nych.

Schemat aplikacyjny uk³adu przedstawiono

na rys. 2.

Uk³ady TPS60140/141 dostarczaj¹ napiê-

cia wyjœciowego 5,0 V, pr¹du 100 mA. Za-

stosowano w nich system potrajania napiê-

cia wejœciowego (voltage-tripler charge

pump), dziêki czemu uk³ady te mog¹ wspó³-

pracowaæ z napiêciami wejœciowymi od

1,8 V do 3,6 V. SprawnoϾ energetyczna

siêga 90%, pr¹d pobierany w trybie pracy

ja³owej ma wartoœæ 55

µ

A, a w stanie uœpie-

nia 0,1

µ

A. Uk³ady te s¹ stosowane przede

wszystkim w ró¿nego rodzaju urz¹dzeniach

przenoœnych typu organizer oraz personal

digital assistant.

Schemat aplikacyjny uk³adu TPS60140 jest

przedstawiony na rys. 3.

Uk³ad REG711 wspó³pracuje z napiêcia-

mi wejœciowymi od 1,8 V do 5,5 V. Natomiast

Typ uk³adu

Maksymalny

Napiêcie

Zakres

pr¹d wyjœciowy [mA]

wyjœciowe [V]

temperatur pracy [

o

C]

UCC2941-3

200

3,3

_40

÷

85

UCC2941-5

200

5,0

_40

÷

85

UCC2941-Adj

200

1,3

÷

6,0

_40

÷

85

UCC3941-3

200

3,3

0

÷

70

UCC3941-5

200

5,0

0

÷

70

UCC3941-Adj

200

1,3

÷

6,0

0

÷

70

UCC29411

60

1,3

÷

5

_40

÷

86

UCC29412

60

3.3

_40

÷

85

UCC29413

60

5

_40

÷

85

UCC39411

60

1,3

÷

5

0

÷

70

UCC39412

60

3,3

0

÷

70

UCC39413

60

5

0

÷

70

T a b l i c a 1. Podstawowe parametry uk³adów serii UCC

Rys. 1. Schemat aplikacyjny uk³adu TPS60100

Rys. 2. Schemat aplikacyjny uk³adu TPS60110

Rys. 3. Schemat aplikacyjny uk³adu TPS60140

Wy

3,3 V, 200 mA

We

1,8 V do 3,6 V

C

wy

22

µµ

F

C

we

10

µµ

F

C

2F

2,2

µµ

F

C

1F

2,2

µµ

F

w³/wy³

Wy

5 V, 300 mA

We

2,7 V do 5,4 V

C

wy

33

µµ

F

C

we

15

µµ

F

C

2F

2,2

µµ

F

C

1F

2,2

µµ

F

W³/wy³

Wy

5 V, 100 mA

We

1,8 V do 3,6 V

C

wy

10

µµ

F

C

we

4,7

µµ

F

C

2F

2,2

µµ

F

C

1F

2,2

µµ

F

W³/wy³

+

+

+

+

+

+

21

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 9/2002

napiêcie wyjœciowe mo¿e mieæ piêæ ró¿-

nych wartoœci: 5,0 V, 3,3 V, 3,0 V, 2,7 V oraz

2,5 V. Uk³ad ten wymaga bardzo niewiele

zewnêtrznych komponentów i to nie induk-

cyjnych. W uk³adzie REG711 jest wbudowa-

ny oscylator o czêstotliwoœci 1 MHz, dziêki

czemu jest mo¿liwe stosowanie kondensa-

torów w obudowach ceramicznych, o nie-

wielkich pojemnoœciach. Do podstawowych

zastosowañ uk³adu mo¿na zaliczyæ czytni-

ki kart inteligentnych, uk³ady zasilania tele-

fonów komórkowych, modemów, urz¹dzeñ

typu personal digital assistants.

Schemat aplikacyjny uk³adu REG711jest

przedstawiony na rys. 4.

Przetwornice zwiêkszaj¹ce wartoœæ na-

piêcia (boost converters)

Do przetwornic DC/DC tego typu mo¿na

zaliczyæ uk³ady TPS6100x, TPS6101x,

UCC3941-3/-5/-Adj, UCC2941-3/-5/-Adj,

UCC3941x, UCC2941x oraz TPS6734.

Uk³ady TPS6100x oraz TPS6101x wymaga-

j¹ zewnêtrznych elementów indukcyjnych,

ale dziêki temu maj¹ wiele dodatkowych za-

let. Na przyk³ad, uk³ad TPS6100x dostarcza

napiêcia wyjœciowego 3,3 V oraz maksymal-

nego pr¹du wyjœciowego 100 mAprzy napiê-

ciu zasilaj¹cym zaledwie 0,9 V. Z kolei g³ów-

n¹ zalet¹ uk³adu TPS6101x jest bardzo wy-

soka sprawnoœæ energetyczna siêgaj¹ca

96%. Oba uk³ady s¹ stosowane g³ównie

w przenoœnych urz¹dzeniach zasilanych

z baterii (jedna lub dwie baterie o napiêciu

1,5 V), jak odtwarzacze muzyki MP3, a tak-

¿e tzw. przywo³ywacze (pa-

gers) oraz uk³ady zdalnego

sterowania.

Schematy aplikacyjne uk³a-

dów TPS6100x

oraz TPS6101x s¹ przed-

stawione odpowiednio na

rys. 5 i 6.

Uk³ady z serii UCC3941-

3/-5/-Adj oraz UCC2941-

3/-5/-Adj wymagaj¹ bardzo

ma³ych napiêæ zasilaj¹cych

_ do rozpoczêcia pracy wystarcza 1 V, na-

tomiast w trakcie pracy mo¿e byæ obni¿one

do 0,4 V w uk³adach UCC3941-3/-5/-Adj lub

do 0,5 V w uk³adach UCC2941-3/-5/-Adj.

Podstawowe parametry ró¿nych uk³adów

z tej serii s¹ podane w tablicy 1.

Uk³ad TPS6734 dostarcza napiêcia wyj-

œciowego 12 V oraz maksymalnego pr¹du

wyjœciowego 120 mA. Napiêcie zasilania

mo¿e wynosiæ od 2,7 V do 11 V. Uk³ad po-

biera w stanie ja³owym pr¹d 3

µ

A, a jego

sprawnoœæ energetyczna, przy napiêciu za-

silaj¹cym 5 V wynosi 85%. Uk³ad TPS6734

jest w pe³ni kompatybilny z uk³adem

MAX734 firmy MAXIM, tak ¿e mog¹ byæ

one stosowane zamiennie. G³ównym ich

zastosowaniem s¹ programatory pamiêci

typu Flash w urz¹dzeniach przenoœnych.

Schemat aplikacyjny uk³adu TPS6734 jest

przedstawiony na rys. 7.

Przetwornice zmniejszaj¹ce wartoœæ na-

piêcia (buck converters)

Do przetwornic DC/DC tej grupy mo¿na za-

liczyæ uk³ady TPS6200x oraz TPS6210x.

Uk³ady z serii TPS6200x wspó³pracuj¹ z na-

piêciami wejœciowymi od 2 V do 5,5 V.

W uk³adzie TPS62000 mo¿na regulowaæ

napiêcie wyjœciowe od 0,9 V a¿ do wartoœci

napiêcia zasilania U

we

. Pozosta³e uk³ady

z tej serii dostarczaj¹ napiêæ wyjœciowych,

których wartoœci podano w tablicy 2.

Uk³ady serii TPS6200x maj¹ wbudowa-

ne obwody ograniczaj¹ce

maksymalny pr¹d wyjœcio-

wy, przy czym wartoϾ gra-

niczna tego pr¹du jest

ustalana zewnêtrznymi re-

zystorami. Uk³ady te s¹

stosowane przede wszyst-

kim do zasilania jednostek

centralnych komputerów

(CPU) oraz procesorów

DSP o ma³ym poborze mo-

cy, wbudowanych w urz¹-

dzeniach przenoœnych, za-

silanych z baterii.

Schemat aplikacyjny uk³a-

du serii TPS6200x przedsta-

wiono na rys. 8.

Uk³ady z serii TPS6210x wspó³pracuj¹ z na-

piêciami wejœciowymi od 2,5 V do

9 V i daj¹ na wyjœciu napiêcie od 0,8 V do

8 V regulowane zewnêtrznymi rezystorami.

Uk³ady z serii TPS6210x

pracuj¹ w trybie modulacji szerokoœci impul-

sów sygna³u wyjœciowego. Ka¿dy z czterech

uk³adów tej serii ma inn¹ czêstotliwoœæ mo-

dulowanych impulsów wyjœciowych (tabl. 3).

Uk³ady z serii TPS6210x znajduj¹ zasto-

sowanie w przenoœnych urz¹dzeniach zasi-

lanych z jednego lub dwóch ogniw baterii li-

towo-jonowych, takich jak np. przenoœne

odbiorniki GPS (Global Positioning System),

kamery cyfrowe, odtwarzacze muzyki MP3

oraz przenoœne odbiorniki sygna³ów sateli-

tarnych. Na rys. 9 zamieszczono schemat

aplikacyjny uk³adu TPS62102.

Przetwornice odwracaj¹ce polaryzacjê

napiêcia (inverting converters)

Do uk³adów konwerterów DC/DC odwra-

caj¹cych znak napiêcia, czyli urz¹dzeñ ty-

pu inverting conveters zalicza siê TPS6735

oraz TPS6755.

Zakres napiêæ wejœciowych dla uk³adu

T a b l i c a 2. Napiêcia wyjœciowe uk³adów TPS6200x

T a b l i c a 3. Czêstotliwoœci impulsów wyjœciowych

uk³adów z serii TPS6210x

Typ uk³adu

Napiêcie wyjœciowe [V]

TPS62001

0,9

TPS62002

1,0

TPS63003

1,2

TPS62004

1,5

TPS62005

1,8

TPS62006

2,5

TPS62007

3,3

Maksymalny pr¹d wyjœciowy uk³adów TPS6200x

wynosi 600 mA

Typ uk³adu

Czêstotliwoœæ pracy

TPS62100

300 kHz

TPS62101

600 kHz

TPS62102

1 MHz

TPS62103

2 MHz

Pr¹d wyjœciowy uk³adów serii TPS6210x wynosi

600 mA

Rys. 4. Schemat aplikacyjny uk³adu REG711

Rys. 5. Schemat aplikacyjny uk³adu TPS61006

Rys. 6. Schemat aplikacyjny uk³adu TPS61016

C

P

0,22

µµ

F

C

we

2,2

µµ

F

C

we

10

µµ

F

C

we

10

µµ

F

L1

33

µµ

F

L1

10

µµ

F

Sygna³

niskiego poziomu

napiêcia baterii

Sygna³

niskiego

poziomu

napiêcia baterii

C

wy

22

µµ

F

C

wy

22

µµ

F

U

wy

3,3 V, 100 mA

U

wy

3,3 V

C

wy

2,2

µµ

F

1,8 V

do

5,5 V

wy³

w³

wy³

w³

wy³

w³

+

+

Bia³a

LED

r

PODZESPO£Y

22

TPS6735 wynosi od 4,0 V do 6,2 V, a napiê-

cie wyjœciowe _ 5,0 V. Sprawnoœæ energe-

tyczna tego uk³adu wynosi 78%.

Uk³ad ma wyprowadzenie Enable, którego

do³¹czenie do masy blokuje dzia³anie uk³a-

du; pobiera on wówczas pr¹d poni¿ej 1

µ

A.

Uk³ad pracuje poprawnie w temperaturach

koœci impulsów, a jego czêstotliwoœæ

pracy wynosi 160 kHz. Schemat apli-

kacyjny uk³adu TPS6735 zamie-

szczono na rys. 10.

Uk³ad TPS6755 z tej serii ma podob-

ne w³aœciwoœci co TPS6735, z tym ¿e

ujemne napiêcie wyjœciowe mo¿e

byæ regulowane. Jego wartoœæ bez-

wzglêdna nie mo¿e byæ wiêksza ni¿

(12 V _ U

cc

), gdzie U

cc

oznacza na-

piêcie zasilaj¹ce mieszcz¹ce siê

w przedziale od 2,7 V do 9 V. Uk³ad

TPS6755 jest ca³kowicie zgodny

Rys. 7. Schemat aplikacyjny uk³adu TPS6734

Rys. 8. Schemat aplikacyjny uk³adu z serii TPS6200x

Rys. 9. Schemat aplikacyjny uk³adu TPS62102

od _40

o

C do 85

o

C. Parametry uk³adu

TPS6735 s¹ takie same, jak MAX735 firmy

MAXIM i mo¿e byæ on stosowany zamiast

niego. Uk³ad TPS6735 jest stosowany we

wszelkiego rodzaju urz¹dzeniach przeno-

œnych o bipolarnym napiêciu zasilaj¹cym.

Uk³ad ten pracuje w trybie modulacji szero-

Rys. 10. Schemat aplikacyjny uk³adu TPS6735

Kondensator 82 pF _ nie wymagany w przypadku obci¹¿eñ nie wiêkszych ni¿ 100 A

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 9/2002

U

wy

12V,

120 mA

U

we

3,75 V

do 12 V

U

we

2 V

do 5,5 V

U

we

4 V do 6,2 V

U

D

0,9 V

do U

we

U

wy

3,0 V, 50 mA
do 800 mA

Wejœcie

“enable”

Sygna³

“power good”

+

+

+

+

+

+

+

Wejœcie

“enable”

+

z uk³adem firmy MAXIM typu MAX755.

Dodatkowe informacje na temat przetwornic DC/DC

firmy Texas Instruments mo¿na znaleŸæ na stronie inter-

netowej tej firmy http://www.ti.com/sc/sineon.

Opracowano na podstawie materia³ów firmy Texas Instru-

ments: Sine On _ An analog and mixed-signal product ca-

talog: Low-Power DC/DC Converters, 1Q 2001, Issue 1.

Miros³aw Gajer

n

Od pocz¹tku 2004 roku w Polsce obowi¹zywaæ bê-

d¹ nowe standardy techniczne w sieci niskich na-

piêæ. W sieci jednofazowej napiêcie bêdzie wyno-

si³o 230 V, a w sieci trójfazowej 400 V. Napiêcie

znamionowe w sieci jednofazowej osi¹gnie wartoœæ

230 V z dopuszczalnym odchyleniem od -10%

do +5%, czyli minimum 207 V i maksimum

241,5 V. Napiêcie znamionowe w sieci trójfazowej

osi¹gnie wartoœæ 400 V z dopuszczalnym odchy-

leniem od _10% do +5%, czyli minimum 360

V i maksimum 420 V.

Podnoszenie napiêcia przeprowadzi STOEN od

paŸdziernika 2003 r. do koñca grudnia 2003 ro-

ku. Podstawê prawn¹ do przeprowadzenia zmia-

ny napiêcia stanowi Rozporz¹dzenie Ministra

Gospodarki z dnia 14.09.1999 r. w sprawie obo-

wi¹zku stosowania niektórych Polskich Norm.

Rozporz¹dzenie to wprowadza do obowi¹zko-

wego stosowania zapisy Polskiej Normy PN-IEC

60038:1999 ”Napiêcie znormalizowane IEC”.

Okreœlaj¹ one wielkoœæ obowi¹zuj¹cego napiêcia

na 230/400 V.

W przededniu wejœcia Polski do Unii Europejskiej

dostosowanie obowi¹zuj¹cych w naszym kraju

standardów technicznych do wymagañ miêdzyna-

rodowych jest niezbêdne. Podniesienie napiêcia

z 220 do 230 V jest m.in. zwi¹zane z dostosowa-

niem do standardów unijnych. Spe³nienie tego wa-

runku jest konieczne dla utrzymania siê wyro-

bów polskiego przemys³u elektrotechnicznego

na konkurencyjnym rynku europejskim.

Ujednolicenia napiêcia w sieci z punktu widzenia

u¿ytkowników oznacza:

q

mo¿liwoœæ wiêkszego wyboru urz¹dzeñ, apa-

ratury i odbiorników,

q

kompatybilnoœæ urz¹dzeñ i ich czêœci sk³a-

dowych z produkowanymi na œwiecie,

q

mo¿liwoœæ korzystania z urz¹dzeñ oferowa-

nych w Polsce oraz za granic¹,

q

konkurencja cenowa urz¹dzeñ i aparatów

w aspekcie szerszej oferty produktów,

Z punktu widzenia producentów urz¹dzeñ, ujed-

nolicenie napiêcia w Polsce do wymagañ europej-

skich, to przede wszystkim:

q

mo¿liwoœæ produkcji d³u¿szych serii wyrobów,

q

rozszerzenie zbytu urz¹dzeñ na rynki zagra-

niczne.

Na ogó³ s¹dzi siê, ¿e nie powinno byæ problemów

z eksploatacj¹ urz¹dzeñ wyprodukowanych do

pracy przy napiêciu 220 V po zmianie napiêcia do

ZMIANA NAPIÊCIA W SIECI Z 220/380 V NA 230/400 V

230 V. Nowe urz¹dzenia, których u¿ytkowanie

przewiduje siê po roku 2003, s¹ ju¿ wytwarzane

z uwzglêdnieniem mo¿liwoœci pracy przy napiê-

ciu zmieniaj¹cym siê w zakresie od 207 V do

253 V. W wiêkszoœci urz¹dzenia dostosowane s¹

do nowych parametrów sieci. Sprzêt nowszej

generacji nie odczuje skutków zmiany napiêcia.

W momencie operacji prze³¹czenia napiêcia nie

trzeba wy³¹czaæ urz¹dzeñ z gniazdka, poniewa¿

bêdzie to tylko lekkie wahniêcie napiêcia.

Urz¹dzenia wyprodukowane przed rokiem 1980,

takie jak lampowe odbiorniki radiowe i telewizyj-

ne powinno siê zasilaæ przez stabilizatory napiê-

cia ustawione na 220 V.

Na podstawie doœwiadczeñ niemieckich, gdzie

zmianê napiêcia zasilaj¹cego wprowadzono na

pocz¹tku lat 90. mo¿na stwierdziæ, ¿e podwy¿sze-

nie napiêcia nie poci¹gnie za sob¹ ujemnych

skutków dla ju¿ pracuj¹cych odbiorników.

Dostêpne od d³u¿szego czasu w sprzeda¿y i u¿yt-

kowaniu Ÿród³a œwiat³a s¹ przystosowane do na-

piêcia 230 V. Komputery, urz¹dzenia telekomuni-

kacyjne oraz wszelkie urz¹dzenia elektroniczne,

jak równie¿ sprzêt RTV s¹ wyposa¿one w wewnê-

trzne uk³ady stabilizacji napiêcia i podwy¿sze-

nie napiêcia zasilaj¹cego w przewidywanej wyso-

koœci nie ma wp³ywu na ich pracê.

(cr)

+

+