Radiolocman09-10_2021

Æóðíàë ðàçðàáîò÷èêîâ ýëåêòðîíèêè WWW.RLOCMAN.RU
ÐÀÄÈÎËÎÖÌÀÍ
Ñåíòÿáðü-Îêòÿáðü 2021 (116)

Îáëåã÷åíèå òåïëîâîãî ðåæèìà
ÈÍÒÅÃÐÀËÜÍÛÕ

ÏÐÅÎÁÐÀÇÎÂÀÒÅËÅÉ

ÐàäèîËîöìàí.Æóðíàë
www.rlocman.ru/magazine

Îôèöèàëüíûå âåðñèè òîëüêî çäåñü: áåç ðåãèñòðàöèè è
íàçîéëèâîé ðåêëàìû, ñ âûñîêîé ñêîðîñòüþ ñêà÷èâàíèÿ.

Åñëè âû ÿâëÿåòåñü íîñèòåëåì
ïåðåäîâûõ çíàíèé â îáëàñòÿõ
ðàçðàáîòêè ýëåêòðîííûõ ïðèáîðîâ è/èëè
ïðèìåíåíèÿ ýëåêòðîííûõ êîìïîíåíòîâ
è ãîòîâû ïîïóëÿðèçèðîâàòü èõ –
ïðèãëàøàåì ê ñîòðóäíè÷åñòâó!

ÐÀÄÈÎËÎÖÌÀÍÅ Íîâîñòè

Ñåíòÿáðü-Îêòÿáðü 2021 (116) 4 Ìåõàíè÷åñêèå ïåðåêëþ÷àòåëè ïîïûòàþòñÿ âåðíóòüñÿ, åñëè ñìîãóò ñòàòü äîñòàòî÷íî
ìàëåíüêèìè
Ãëàâíûé ðåäàêòîð:
À. Íèêîëàåâ 5 Diodes ïðåäñòàâëÿåò íîâûé âûñîêîýôôåêòèâíûé ñòåðåîóñèëèòåëü êëàññà D ñ
èíòåãðèðîâàííûì ïîâûøàþùèì ïðåîáðàçîâàòåëåì
Äèðåêòîð:
Ñ. Ìóðàò÷àåâ 6 ÌÝÌÑ ãåíåðàòîðû SiTime ñîêðàòÿò âðåìÿ áåñïðîâîäíîé çàðÿäêè íà 25%
7 Renesas ðàñøèðÿåò ñåìåéñòâî ìåäèöèíñêèõ è ïðîìûøëåííûõ äàò÷èêîâ îêðóæàþùåé
Íàä íîìåðîì ðàáîòàëè:
ñðåäû íîâûìè äåòåêòîðàìè CO2
Ì. Áàñêîâ 8 Êðîøå÷íàÿ ìèêðîñõåìà óïðàâëåíèÿ ïèòàíèåì îò Analog Devices çàðÿæàåò íîñèìûå
Ä. Çàõàðîâ
Â.Êîëåñíèê óñòðîéñòâà â ÷åòûðå ðàçà áûñòðåå
Î. Ëåâàøîâ
Ñ. Ìóðàò÷àåâ Ñòàòüè
À. Íèêîëàåâ
10 Â êàêèõ ðåæèìàõ ìîãóò ðàáîòàòü ïîíèæàþùå-ïîâûøàþùèå ïðåîáðàçîâàòåëè ñ
À. Ðóñó ÷åòûðüìÿ ñèëîâûìè êëþ÷àìè

Ïî âîïðîñàì ðàçìåùåíèÿ 27 Ðàñøèðåíèå âîçìîæíîñòåé òðèããåðà Øìèòòà ñ ïîìîùüþ ðåçèñòèâíîé öåïî÷êè
ðåêëàìû, ïóáëèêàöèè àâòîðñêèõ 30 Raspberry Pi – ñàìûé ïîïóëÿðíûé îäíîïëàòíûé êîìïüþòåð â ïðîìûøëåííûõ

ìàòåðèàëîâ, ñ çàìå÷àíèÿìè è ïðèëîæåíèÿõ è ïðèëîæåíèÿõ Èíòåðíåòà âåùåé
ïîæåëàíèÿìè îáðàùàòüñÿ: 32 Íåëèíåéíîñòü äàò÷èêà – ÷òî ýòî çíà÷èò?
35 LC-ãåíåðàòîðû íà ïîëåâîì òðàíçèñòîðå ñ p-n ïåðåõîäîì
[email protected] 38 Èñòî÷íèêè âòåêàþùåãî è âûòåêàþùåãî òîêà íà îïåðàöèîííîì óñèëèòåëå
+7 (495) 721-72-14 41 Ïðîñòîé ñïîñîá âûïàèâàíèÿ ìèêðîñõåì â QFP- è QFN-êîðïóñàõ
44 Îáëåã÷åíèå òåïëîâîãî ðåæèìà ìîùíûõ èíòåãðàëüíûõ ïîíèæàþùèõ ïðåîáðàçîâàòåëåé
www.rlocman.ru 49 Óñîâåðøåíñòâîâàííàÿ ñõåìà ãîðÿ÷åãî ðåçåðâèðîâàíèÿ èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ
52 Íîâûé ñïîñîá ïîäêëþ÷åíèÿ àêêóìóëÿòîðîâ ïîâûøàåò ýôôåêòèâíîñòü èõ
Îôèöèàëüíûå âåðñèè æóðíàëà
ðàñïðîñòðàíÿþòñÿ áåñïëàòíî è èñïîëüçîâàíèÿ äî 30%
áåç ðåãèñòðàöèè òîëüêî íà ñàéòå 54 10 èäîëîâ àíàëîãîâîé èíäóñòðèè, èñ÷åçíóâøèõ â 21 âåêå
ÐàäèîËîöìàí 58 Èñòîðèÿ ïðîöåññîðà: ïóòü ê íîñòàëüãèè ïî 6502

Ïðè ëþáîì èñïîëüçîâàíèè Ñõåìû
ìàòåðèàëîâ, îïóáëèêîâàííûõ â
æóðíàëå, ññûëêà íà ÐàäèîËîö- 60 Óñòðîéñòâî çàùèòû è êîíòðîëÿ çàðÿäêè Li-Ion àêêóìóëÿòîðà ìîáèëüíîãî òåëåôîíà
ìàí îáÿçàòåëüíà. Ïîëíîå èëè 64 Âèçóàëüíûé èíäèêàòîð ÷àñòîòû è ÷àñòîòíîå ðåëå
÷àñòè÷íîå âîñïðîèçâåäåíèå èëè 66 Óñîâåðøåíñòâîâàííûé Í× ãåíåðàòîð òðåõ ôèêñèðîâàííûõ ÷àñòîò
òèðàæèðîâàíèå êàêèì áû òî íè 72 Ïðîñòàÿ ñõåìà ñóìåðå÷íîãî âûêëþ÷àòåëÿ
áûëî ñïîñîáîì ìàòåðèàëîâ 74 Áèïîëÿðíûé ñâåòîäèîäíûé èíäèêàòîð óðîâíÿ ýëåêòðè÷åñêèõ ñèãíàëîâ
íàñòîÿùåãî èçäàíèÿ äîïóñêàåò- 76 Ãåíåðàòîð òî÷íûõ ïðÿìîóãîëüíûõ èìïóëüñîâ 455 êÃö íà îñíîâå äåëèòåëÿ ÷àñòîòû
ñÿ òîëüêî ñ ïèñüìåííîãî ðàçðå- 80 Èçìåðåíèå èíäóêòèâíîñòåé è åìêîñòåé â øèðîêîì äèàïàçîíå çíà÷åíèé
øåíèÿ ðåäàêöèè. 84 Íåäîðîãîé ïðåöèçèîííûé èñòî÷íèê ïèòàíèÿ
Ìíåíèÿ àâòîðîâ íå âñåãäà 86 Ýëåêòðîííûé ðåãóëèðóåìûé «òðàíñôîðìàòîð» ïîñòîÿííîãî è ïåðåìåííîãî òîêà
îòðàæàþò òî÷êó çðåíèÿ ðåäàêöèè. 88 Èíñòðóìåíòàëüíûé óñèëèòåëü ðàáîòàåò îò îäíîãî èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ
92 Ìèêðîñõåìà 222 – àëüòåðíàòèâà 555. ØÈÌ-ãåíåðàòîð ñ íåçàâèñèìîé ðåãóëèðîâêîé
Îôîðìëåíèå
áåñïëàòíîé ïîäïèñêè: ÷àñòîòû
www.rlocman.ru/magazine 104 Áåñòðàíñôîðìàòîðíûé DC/DC ïðåîáðàçîâàòåëü 12 Â â 180 Â
108 Òàéìåð àâòîìàòè÷åñêîãî îòêëþ÷åíèÿ ïèòàíèÿ íà äèñêðåòíûõ êîìïîíåíòàõ
110 Ñõåìà óñòðàíÿåò îøèáêó óñèëèòåëÿ
112 Èñòî÷íèê èñòèííî øèðîêîïîëîñíîãî øóìà íà îñíîâå ñòàáèëèòðîíà
115 Äàò÷èêè ïîëîæåíèÿ îáåñïå÷èâàþò ëîãèêó óïðàâëåíèÿ äâèãàòåëåì
116 Çà÷åì îãðàíè÷èâàòü äèàïàçîí âõîäíûõ íàïðÿæåíèé âàøåãî èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ?
118 Êíîïêè è öèôðîâîé ïîòåíöèîìåòð óïðàâëÿþò ïîâûøàþùèì ïðåîáðàçîâàòåëåì
120 Ãåíåðàòîð ñëó÷àéíûõ áèòîâûõ ïîñëåäîâàòåëüíîñòåé
122 Ïðåöèçèîííûé îãðàíè÷èòåëü çàùèùàåò óñòðîéñòâî ðåãèñòðàöèè äàííûõ
124 Ïðîãðàììíî óïðàâëÿåìûé èñòî÷íèê îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ
126 Ñâåòîäèîäíûé èíäèêàòîð ñòàòóñà çàðÿäà
129 Ïðåîáðàçîâàòåëü óñðåäíåííîãî àáñîëþòíîãî çíà÷åíèÿ íà äâóõ îïåðàöèîííûõ

óñèëèòåëÿõ
130 Òåñòåð òðàíçèñòîðîâ ïîìåùàåòñÿ â êàðìàíå
132 Ñòðåëî÷íûé ïðèáîð èçìåðÿåò ìàëûå òîêè
134 MOSFET óëó÷øàåò èçìåðåíèÿ ìàëûõ òîêîâ ñòðåëî÷íûì ïðèáîðîì

Ìåõàíè÷åñêèå ïåðåêëþ÷àòåëè ïîïûòàþòñÿ âåðíóòüñÿ,
åñëè ñìîãóò ñòàòü äîñòàòî÷íî ìàëåíüêèìè

Stephen J. Mraz

Machine Design

Íåäîñòàòêè òâåðäîòåëüíûõ êëþ÷åé çàñòàâëÿþò íåêîòîðûõ èíæåíåðîâ-ýëåêòðèêîâ
èñêàòü ìåõàíè÷åñêèå àëüòåðíàòèâû äëÿ öèôðîâûõ ìèêðîñõåì

Ãðóïïà èíæåíåðîâ òåõíè÷åñêîãî êîëëåäæà êëþ÷åé èõ ýíåðãîýôôåêòèâíîñòü ñíèæàåòñÿ.
Óíèâåðñèòåòà Êàðíåãè-Ìåëëîíà èçó÷àåò ñïî- Ïðè ñòîëü øèðîêîì ðàñïðîñòðàíåíèè öèôðî-
ñîáû ñîçäàíèÿ íàäåæíûõ ìåõàíè÷åñêèõ ïåðå- âûõ ñõåì îáùåå êîëè÷åñòâî ýíåðãèè, òåðÿå-
êëþ÷àòåëåé íàíîìåòðîâîãî ðàçìåðà, íàçûâà- ìîé â ýòèõ êëþ÷àõ, ñ÷èòàåòñÿ îãðîìíûì.
åìûõ òàêæå íàíîðåëå, êîòîðûå áóäóò ñòîëü
æå ìèíèàòþðíûìè, êàê ñîâðåìåííûå òâåðäî- Â òî âðåìÿ êàê áîëüøèíñòâî íàñòåííûõ
òåëüíûå êëþ÷è. âûêëþ÷àòåëåé èìåþò òàêèå æå ðàçìåðû è
ïðîèçâîäÿòñÿ òàê æå, êàê è 50 ëåò íàçàä, ðàç-
«Íàøà öåëü – ñîçäàòü ìåõàíè÷åñêèå ïåðå- ìåðû òâåðäîòåëüíûõ âåðñèé çà òîò æå ïåðèîä
êëþ÷àòåëè ðàçìåðîì ñ ìîëåêóëó ÄÍÊ, – ãîâî- ñîêðàòèëèñü â 1 ìèëëèîí ðàç, ÷òî ïîçâîëèëî
ðèò èññëåäîâàòåëü èç Êàðíåãè-Ìåëëîíà èñïîëüçîâàòü èõ ìèëëèàðäàìè íà êîìïüþ-
Äæàíëóêà Ïüÿööà (Gianluca Piazza). – Äëÿ òåðíûõ ÷èïàõ.
ýòîãî ìû èñïîëüçóåì ìàòåðèàë, êîòîðûé ïðè
íàãðåâàíèè ïðåòåðïåâàåò ôàçîâîå ïðåâðà- Ïðåèìóùåñòâîì ìåõàíè÷åñêèõ ïåðåêëþ-
ùåíèå è ðàñøèðÿåòñÿ íà 10%. Ïðèìåðíî ÷àòåëåé ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî îíè îòêðûâàþò è
òàêîå æå èçìåíåíèå îáúåìà ïðåòåðïåâàåò çàêðûâàþò ôèçè÷åñêèé ïðîìåæóòîê, ïðåäîò-
âîäà ïðè çàìåðçàíèè. Ýòà òðàíñôîðìàöèÿ âðàùàÿ óòå÷êè òîêà. Îäíàêî ìåõàíè÷åñêèå
ñîçäàåò äîñòàòî÷íóþ ñèëó è ñìåùåíèÿ, ïåðåêëþ÷àòåëè ïðèìåðíî â 10,000 ðàç áîëü-
÷òîáû ïåðåêðûòü çàçîðû íàíîìåòðîâîãî ðàç- øå, ÷åì òâåðäîòåëüíûå, äàæå ïðè èñïîëüçî-
ìåðà è ñôîðìèðîâàòü õîðîøèå ýëåêòðè÷åñ- âàíèè ïðîöåññîâ, ïîäîáíûõ òåì, êîòîðûå
êèå êîíòàêòû». èñïîëüçóþòñÿ ïðè ïðîèçâîäñòâå òâåðäîòåëü-
íûõ áàòàðåé. Ê òîìó æå îíè íàìíîãî ìåíåå
Ýëåêòðîííàÿ ïðîìûøëåííîñòü ìîãëà áû íàäåæíû, ÷åì èõ òâåðäîòåëüíûå àíàëîãè.
èñïîëüçîâàòü ýòè íåáîëüøèå ìåõàíè÷åñêèå
ïåðåêëþ÷àòåëè äëÿ çàìåíû èëè, ïî êðàéíåé «Íåñìîòðÿ íà ïðîñòîòó êîíöåïöèè, ôèçè-
ìåðå, â êà÷åñòâå àëüòåðíàòèâû òâåðäîòåëü- êà ïîâåðõíîñòíîãî êîíòàêòà ìåõàíè÷åñêîãî
íûì êëþ÷àì. Õîòÿ òâåðäîòåëüíûå êëþ÷è ïåðåêëþ÷àòåëÿ ñëîæíà, è òðåáóåò ðåøåíèÿ
èñêëþ÷èòåëüíî íàäåæíû, îíè óæå íå ìîãóò ìåæäèñöèïëèíàðíûõ çàäà÷, – ãîâîðèò Ìàð-
ñòàòü íàìíîãî ìåíüøå. Êðîìå òîãî, îíè èìåþò òåí äå Áóð (Maarten de Boer), ïðîôåññîð
òåíäåíöèþ ïðîïóñêàòü òîê, äàæå òîãäà, êîãäà ìàøèíîñòðîåíèÿ â Êàðíåãè-Ìåëëîí. – Èç-çà
äîëæíû áûòü âûêëþ÷åíû. Êàê ñëåä-ñòâèå, ïî íåáîëüøîé øåðîõîâàòîñòè êîíòàêòèðóþùèõ
ìåðå óìåíüøåíèÿ ðàçìåðîâ òâåðäîòåëüíûõ
Ìàðòåí äå Áóð. Äæàíëóêà Ïüÿööà.

4 ÍÎÂÎÑÒÈ

ïîâåðõíîñòåé èõ ìåõàíè÷åñêèå íàïðÿæåíèÿ Èññëåäîâàòåëè óæå ðàçðàáîòàëè ìàñøòà-
áëèçêè ê ïðåäåëó, êîòîðûé ìîãóò âûäåðæàòü áèðóåìóþ àðõèòåêòóðó óñòðîéñòâà, ðàáîòàþ-
èñïîëüçóåìûå ìàòåðèàëû». ùóþ íà ìèêðîóðîâíå. Ñëåäóþùèå øàãè
çàêëþ÷àþòñÿ â ðàñøèðåíèè ýòîé àðõèòåêòó-
«Íà êîíòàêòíûõ ïîâåðõíîñòÿõ ìîãóò ðû äî íàíîóðîâíÿ è óâåëè÷åíèè êîëè÷åñòâà
íàêàïëèâàòüñÿ óãëåâîäîðîäû èç àòìîñôåðû öèêëîâ ïåðåêëþ÷åíèÿ. Êîìàíäà ðàññ÷èòûâà-
è óâåëè÷èâàòü ýëåêòðè÷åñêîå ñîïðîòèâëå- åò, ÷òî â ñëó÷àå óñïåõà ðåçóëüòàòû ñìîãóò
íèå», – äîáàâëÿåò îí. – Ïîâåðõíîñòè ìîãóò íàéòè ïðèìåíåíèå â ðÿäå ýëåêòðîííûõ
ñòàòü ëèïêèìè, è ïåðåêëþ÷àòåëü áîëüøå íå óñòðîéñòâ, èñïîëüçóåìûõ äëÿ õðàíåíèÿ äàí-
ðàçîìêíåòñÿ… Äëÿ ðåøåíèÿ ýòèõ ïðîáëåì íûõ, âû÷èñëåíèé è Èíòåðíåòà âåùåé.
ìû èçó÷èì îêñèäû».

Diodes ïðåäñòàâëÿåò íîâûé âûñîêîýôôåêòèâíûé
ñòåðåîóñèëèòåëü êëàññà D ñ èíòåãðèðîâàííûì
ïîâûøàþùèì ïðåîáðàçîâàòåëåì

Êîìïàíèÿ Diodes ïðåäñòàâèëà íîâóþ ìèê- PAM8965, ðàáîòàþùèé îò èñòî÷íèêà ïèòà-
ðîñõåìó ñòåðåîóñèëèòåëÿ êëàññà D ñ èíòåãðè- íèÿ ñ íàïðÿæåíèåì îò 2.8 Â äî 8.5 Â, ñïîñîáåí
ðîâàííûì ñèíõðîííûì ïîâûøàþùèì ïðåîá- â êàæäîì èç äâóõ êàíàëîâ îòäàâàòü â íàãðóçêó
ðàçîâàòåëåì. Âûñîêîýôôåêòèâíîå óñòðîé- 12 Âò íà 4-îìíûå äèíàìèêè ñ ÊÏÄ 92%. Çà
ñòâî PAM8965 ïðåäíàçíà÷åíî äëÿ èñïîëüçî- ñ÷åò ñèíõðîííîãî ïîâûøàþùåãî ïðåîáðàçî-
âàíèÿ â àêóñòè÷åñêèõ ñèñòåìàõ ñ ïîääåðæêîé âàòåëÿ, ðàáîòàþùåãî ïðè ìàëûõ íàãðóçêàõ â
èñêóññòâåííîãî èíòåëëåêòà è ïîðòàòèâíûõ ðåæèìå ÷àñòîòíî-èìïóëüñíîé ìîäóëÿöèè
ìóçûêàëüíûõ èíñòðóìåíòàõ, ãäå êëþ÷åâûìè (×ÈÌ), ýòî óñòðîéñòâî íå òîëüêî îáåñïå÷èâà-
òðåáîâàíèÿìè ÿâëÿþòñÿ ïîâûøåííàÿ âûõîä- åò ïîâûøåííûé ÊÏÄ è óëó÷øåííûå õàðàêòå-
íàÿ ìîùíîñòü, óâåëè÷åííûé ñðîê ñëóæáû ðèñòèêè, íî òàêæå ñîêðàùàåò òðåáóåìóþ ïëî-
áàòàðåé è êîìïàêòíîñòü êîíñòðóêöèè. ùàäü íà ïëàòå è ñíèæàåò îáùóþ ñòîèìîñòü
êîìïîíåíòîâ.

Ìîäóëÿöèÿ ðàáî÷èõ ÷àñòîò ×ÈÌ è ØÈÌ
ðàñøèðÿåò ñïåêòð ýëåêòðîìàãíèòíûõ ïîìåõ,
ïîâûøàÿ ýôôåêòèâíîñòü èõ ïîäàâëåíèÿ â
øèðîêîì äèàïàçîíå ÷àñòîò. Ýòî ïîçâîëÿåò
èñïîëüçîâàòü äåøåâûå ôèëüòðû íà îñíîâå
ôåððèòîâûõ áóñèí âìåñòî áîëåå äîðîãèõ è
ãðîìîçäêèõ LC-ôèëüòðîâ. Óëüòðàçâóêîâàÿ ÷àñ-
òîòà ×ÈÌ ïîâûøàþùåãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ
ìèíèìèçèðóåò âëèÿíèå íèçêî÷àñòîòíûõ
øóìîâ, èñõîäÿùèõ îò äðóãèõ êîìïîíåíòîâ, ðàñ-

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2021 5

ïîëîæåííûõ íà ïå÷àòíîé ïëàòå. Êðîìå òîãî, âî íà÷èíàåò ïåðåãðåâàòüñÿ.  ìèêðîñõåìå èìå-
èçáåæàíèå áèåíèé ÷àñòîòû ×ÈÌ ïðåîáðàçîâà- þòñÿ òàêæå öåïè çàùèòû îò ïîâûøåííîãî è
òåëÿ è ØÈÌ óñèëèòåëÿ ñèíõðîíèçèðîâàíû. ïîíèæåííîãî íàïðÿæåíèÿ è çàùèòíîãî îòêëþ-
÷åíèÿ ïðè ïåðåãðåâå êðèñòàëëà. Íèçêèé òîê
Ïðîãðåññèðóþùåå îãðàíè÷åíèå ìîùíîñòè ïîêîÿ, ñîñòàâëÿþùèé âñåãî 10 ìÀ, ïîìîãàåò
PAM8965 ãàðàíòèðóåò, ÷òî äèíàìèêè áóäóò äîïîëíèòåëüíî ýêîíîìèòü çàðÿä áàòàðåè.
ïðîäîëæàòü îáåñïå÷èâàòü ïðåâîñõîäíóþ
òî÷íîñòü âîñïðîèçâåäåíèÿ çâóêà áåç ðèñêà PAM8965 âûïóñêàåòñÿ â 40-êîíòàêòíîì
ïîâðåæäåíèÿ. Ôóíêöèÿ òåïëîâîé çàùèòû ñíè- êîðïóñå W-QFN. Ïðè ïîêóïêå 3000 óñèëèòå-
æàåò âûõîäíóþ ìîùíîñòü, åñëè óñèëèòåëü ëåé îäèí ïðèáîð ñòîèò $0.99.

ÌÝÌÑ ãåíåðàòîðû SiTime ñîêðàòÿò âðåìÿ áåñïðîâîä-
íîé çàðÿäêè íà 25%

Èííîâàöèîííûé ãåíåðàòîð ñ öèôðîâûì óïðàâëåíèåì ýêîíîìèò äî 90% ïëîùàäè ïå÷àòíîé
ïëàòû

Êîðïîðàöèÿ SiTime ïðåäñòàâèëà ìèêðî- âîãî óïðàâëåíèÿ SiT3901 óñòðàíÿåò íåîáõî-
ìîùíûé ÌÝÌÑ ãåíåðàòîð ñ öèôðîâûì äèìîñòü â äîïîëíèòåëüíûõ ïàññèâíûõ êîì-
óïðàâëåíèåì (DCXO) SiT3901, ïðåäíàçíà- ïîíåíòàõ íà ïëàòå, ñîêðàùàÿ ïëîùàäü óñòðî-
÷åííûé äëÿ ìîáèëüíûõ ïðèëîæåíèé è éñòâà ñèíõðîíèçàöèè äî 90%.  ðåçóëüòàòå
óñòðîéñòâ Èíòåðíåòà âåùåé, ÷óâñòâèòåëüíûõ ñèñòåìà çàðÿäêè ðàáîòàåò ëó÷øå, èìååò ìåíü-
ê ïîòðåáëÿåìîé ìîùíîñòè è çàíèìàåìîìó øèå ðàçìåðû, òåõíîëîãè÷íåå è íàäåæíåå.
îáúåìó. SiT3901 óâåëè÷èâàåò ñêîðîñòü áåñ-
ïðîâîäíîé çàðÿäêè äî 25%, ñîêðàùàÿ ïðè Îñîáåííîñòè ÌÝÌÑ ãåíåðàòîðà ñ
ýòîì îáùóþ ïëîùàäü ñõåìû ñèíõðîíèçàöèè öèôðîâûì óïðàâëåíèåì SiT3901
äî 90%. ÌÝÌÑ ãåíåðàòîð èäåàëüíî ïîäõîäèò
äëÿ ñèñòåì áåñïðîâîäíîé çàðÿäêè óìíûõ DCXO SiT3901 ÿâëÿåòñÿ ïîñëåäíèì
÷àñîâ, òðåêåðîâ àêòèâíîñòè, ñëóõîâûõ àïïà- äîïîëíåíèåì ê ñåìåéñòâó ìèêðîìîùíûõ
ðàòîâ è íîñèìûõ óñòðîéñòâ. ÌÝÌÑ ãåíåðàòîðîâ êîìïàíèè SiTime, ïðåä-
íàçíà÷åííûì äëÿ íîñèìûõ óñòðîéñòâ, ñëóõî-
Ñòàíäàðòû áåñïðîâîäíîé çàðÿäêè, òàêèå âûõ àïïàðàòîâ, IoT è ìîáèëüíûõ ïðèëîæå-
êàê Qi è AirFuel, îñíîâàíû íà ðåçîíàíñíîé íèé. Ïî ñðàâíåíèþ ñ êâàðöåâûìè ãåíåðàòî-
ïåðåäà÷å ìîùíîñòè. Îäíàêî ôàêòîðû îêðó- ðàìè ìèêðîìîùíûå ÌÝÌÑ ãåíåðàòîðû
æàþùåé ñðåäû ìîãóò äèíàìè÷åñêè âëèÿòü íà ïîòðåáëÿþò äî 90% ìåíüøå ýíåðãèè è çàíè-
ðåçîíàíñíóþ ÷àñòîòó, ÷òî çàìåäëÿåò ïðîöåññ ìàþò äî 90% ìåíüøå ìåñòà, ïîçâîëÿÿ ñîçäà-
çàðÿäêè. SiT3901 ïîçâîëÿåò äèíàìè÷åñêè âàòü ýêîëîãè÷åñêè ÷èñòóþ ýëåêòðîíèêó.
ïåðåñòðàèâàòü ðåçîíàíñíóþ ÷àñòîòó çàðÿä- SiT3901 îáåñïå÷èâàåò âûñîêóþ óñòîé÷èâîñòü
íîãî óñòðîéñòâà, óâåëè÷èâàÿ äî ìàêñèìóìà ê àíàëîãîâûì ïîìåõàì è õàðàêòåðèçóåòñÿ
êîëè÷åñòâî ïåðåäàâàåìîé ýíåðãèè è ñîêðà- ñëåäóþùèìè îñîáåííîñòÿìè:
ùàÿ âðåìÿ çàðÿäêè äî 25%. Ôóíêöèÿ öèôðî-
! Ñâåðõíèçêèé òîê ïîòðåáëåíèÿ 105 ìêÀ
(òèïîâîå çíà÷åíèå);

! Ñâåðõøèðîêèé äèàïàçîí öèôðîâîãî çàòÿ-
ãèâàíèÿ (äî 15%) äëÿ âûõîäíîé ÷àñòîòû;

! Òåìïåðàòóðíàÿ ñòàáèëüíîñòü ±50 ppm è
±100 ppm;

! Øèðîêèé äèàïàçîí ðàáî÷èõ òåìïåðàòóð îò
–40 °C äî +85 °C;

! Ñâåðõìèíèàòþðíûé êîðïóñ ðàçìåðîì
1.5 ìì × 0.8 ìì;

! Ïðîãðàììèðóåìàÿ ÷àñòîòà îò 1 ÌÃö äî
26 ÌÃö.

6 ÍÎÂÎÑÒÈ

Renesas ðàñøèðÿåò ñåìåéñòâî ìåäèöèíñêèõ è
ïðîìûøëåííûõ äàò÷èêîâ îêðóæàþùåé ñðåäû
íîâûìè äåòåêòîðàìè CO2

Îäíî- è äâóõêàíàëüíûå äåòåêòîðû â êîðïóñå TO-5 îáåñïå÷èâàþò ëó÷øèå â îòðàñëè õàðàê-
òåðèñòèêè, êà÷åñòâî è äîëãîâå÷íîñòü äàò÷èêîâ CO2

Renesas Electronics ðàñøèðèëà ñâîé ëó÷- èñïîëüçîâàíèÿ â âûñîêîòåìïåðàòóðíûõ ñðå-
øèé â îòðàñëè àññîðòèìåíò äàò÷èêîâ ïàðà- äàõ è ïîääåðæèâàþò ïðèëîæåíèÿ, ðàáîòàþ-
ìåòðîâ îêðóæàþùåé ñðåäû, âûïóñòèâ ïåðâîå ùèå â ðàñøèðåííûõ äèàïàçîíàõ òåìïåðàòóð
ñåìåéñòâî äåòåêòîðîâ íà îñíîâå òåðìîýëå- äî 125 °C.
ìåíòîâ ñî âñòðîåííûìè îïòè÷åñêèìè ôèëüò-
ðàìè äëÿ îïòè÷åñêèõ (NDIR) äàò÷èêîâ CO2. Íîâûå äåòåêòîðû íà îñíîâå òåðìîýëåìåí-
×åòûðå íîâûõ îäíî- è äâóõêàíàëüíûõ àíàëî- òîâ äîïîëíÿþò ñóùåñòâóþùóþ ëèíåéêó ýêî-
ãîâûõ äåòåêòîðà ãàçîâ CO2 â êîðïóñå TO-5 ëîãè÷åñêèõ äàò÷èêîâ Renesas äëÿ îïðåäåëå-
îáåñïå÷èâàþò ëó÷øèå â îòðàñëè õàðàêòåðèñ- íèÿ êà÷åñòâà âîçäóõà. Ïîòðåáèòåëè ìîãóò
òèêè, êà÷åñòâî è äîëãîâå÷íîñòü, ÷òî äåëàåò èõ êîìáèíèðîâàòü äàò÷èêè CO2 íà îñíîâå íîâûõ
èäåàëüíûìè óñòðîéñòâàìè äëÿ èñïîëüçîâà- äåòåêòîðîâ ñ äðóãèìè äàò÷èêàìè Renesas,
íèÿ â ðàçëè÷íûõ ïðîìûøëåííûõ, ìåäèöèí- òàêèìè êàê åå ïîïóëÿðíàÿ ïëàòôîðìà
ñêèõ è IoT-ïðèëîæåíèÿõ, òðåáóþùèõ âûñîêîé ZMOD4410 IAQ ñî âñòðîåííîé ïîääåðæêîé
íàäåæíîñòè, âûñîêîé òî÷íîñòè è ñïîñîáíîñ- èñêóññòâåííîãî èíòåëëåêòà è âàðèàíòàìè
òè ðàáîòàòü ïðè âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ. êîðïóñîâ ñî ñòåïåíüþ çàùèòû IP67, è/èëè
âûñîêîýôôåêòèâíûì äàò÷èêîì îòíîñèòåëü-
Óðîâíè CO2 ÿâëÿþòñÿ îñíîâíûì êîìïî- íîé âëàæíîñòè è òåìïåðàòóðû HS3001. Âìåñ-
íåíòîì èçìåðåíèé êà÷åñòâà âîçäóõà â ïîìå- òå ñ ìèêðîêîíòðîëëåðàìè Renesas ýòà êîì-
ùåíèÿõ, à äåòåêòîðû íà îñíîâå òåðìîýëå- áèíàöèÿ ïîçâîëÿåò çàêàç÷èêàì ñîçäàâàòü
ìåíòîâ ÿâëÿþòñÿ êëþ÷åâûì ñòðîèòåëüíûì êîìïëåêñíûå ðåøåíèÿ äëÿ èçìåðåíèÿ ïàðà-
áëîêîì ñåíñîðíûõ ðåøåíèé, íåîáõîäèìûõ ìåòðîâ îêðóæàþùåé ñðåäû äëÿ ìåäèöèíñêèõ
äëÿ òàêèõ ïðèëîæåíèé, êàê óïðàâëåíèå ñèñòå- èëè ïðîìûøëåííûõ ïðèëîæåíèé.
ìàìè îòîïëåíèÿ, âåíòèëÿöèè è êîíäèöèîíè-
ðîâàíèÿ, ìîíèòîðèíã êà÷åñòâà âîçäóõà, Renesas òàêæå îáúåäèíèëà íîâûå äåòåê-
õèðóðãè÷åñêîå îáîðóäîâàíèå è êàïíîãðàôè- òîðû íà îñíîâå òåðìîýëåìåíòîâ ñî ñâîèìè
÷åñêîå îáîðóäîâàíèå äëÿ ñèñòåì âåíòèëÿöèè ñîâìåñòèìûìè àíàëîãîâûìè è ñèëîâûìè
ëåãêèõ. Íîâûå äåòåêòîðû Renesas èìåþò óñòðîéñòâàìè è ñ Bluetooth LE ÑíÊ êîìïàíèè
ìàëîå âðåìÿ îòêëèêà ñ ïîñòîÿííîé âðåìåíè Dialog, ÷òîáû ñîçäàòü íîâóþ «Âûèãðûøíóþ
îò 18 äî 25 ìñ è âûñîêîå îòíîøåíèå ñèã- êîìáèíàöèþ» äåòåêòîðîâ CO2 íà îñíîâå òåð-
íàë/øóì îò 1.981 äî 4.953, ÷òî îáåñïå÷èâàåò
òî÷íîñòü, íåîáõîäèìóþ äëÿ êðèòè÷åñêè âàæ- RTD120D-EVK – îöåíî÷íàÿ ïëàòà äåòåêòîðà
íûõ ïðèëîæåíèé, ãäå òðåáóåòñÿ âûñîêàÿ íà- CO2 ñ ìîäóëåì ÝÊÈ.
äåæíîñòü. Óñòðîéñòâà ñåðòèôèöèðîâàíû äëÿ

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2021 7

ìîýëåìåíòîâ, êîòîðàÿ ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ Äîñòóïíîñòü
äëÿ îïðåäåëåíèÿ êîíöåíòðàöèè CO2 â îêðó-
æàþùåé ñðåäå. Renesas ïðåäëàãàåò áîëåå Äåòåêòîðû RH5Z0610D, RH5Z0622D,
250 «Âûèãðûøíûõ êîìáèíàöèé», îáúåäèíÿþ- RH5Z1210D è RH5Z1222D íà îñíîâå òåðìîý-
ùèõ âçàèìíî ñîâìåñòèìûå óñòðîéñòâà, êîòî- ëåìåíòîâ è îöåíî÷íûé êîìïëåêò äëÿ äåòåêòî-
ðûå áåç ïðîáëåì ðàáîòàþò âìåñòå â øèðîêîì ðîâ óæå ìîãóò áûòü ïðèîáðåòåíû ÷åðåç âñå-
ñïåêòðå ïðèëîæåíèé è êîíå÷íûõ ïðîäóêòîâ. ìèðíóþ ñåòü äèñòðèáüþòîðîâ Renesas.

Êðîøå÷íàÿ ìèêðîñõåìà óïðàâëåíèÿ ïèòàíèåì îò
Analog Devices çàðÿæàåò íîñèìûå óñòðîéñòâà â
÷åòûðå ðàçà áûñòðåå

Ìèêðîñõåìà óïðàâëåíèÿ ïèòàíèåì MAX77659 ñî âñòðîåííûì èìïóëüñíûì çàðÿäíûì
óñòðîéñòâîì ñîêðàùàåò êîëè÷åñòâî íåîáõîäèìûõ âíåøíèõ êîìïîíåíòîâ íà
60 ïðîöåíòîâ

Âûïóùåííàÿ Analog Devices íîâàÿ ìíîãî- óñòðîéñòâî è òðè íåçàâèñèìûõ ïîíèæàþùå-
êàíàëüíàÿ ìèêðîñõåìà óïðàâëåíèÿ ïèòàíè- ïîâûøàþùèõ ðåãóëÿòîðà, èñïîëüçóþùèå
åì MAX77659 ñî âñòðîåííûì èìïóëüñíûì îäèí îáùèé äðîññåëü äëÿ ìèíèìèçàöèè ðàç-
ïîíèæàþùå-ïîâûøàþùèì çàðÿäíûì óñòðîé- ìåðîâ ðåøåíèÿ. Ðåãóëÿòîðû ïðîäëåâàþò ñðîê
ñòâîì, ðàáîòàþùàÿ ñ îäíèì äðîññåëåì ñëóæáû áàòàðåé, ðàáîòàÿ ñ ÊÏÄ 91% ïðè óìå-
(single-inductor multiple output, SIMO), çàðÿæà- ðåííîé è âûñîêîé íàãðóçêå è ïîòðåáëÿÿ òîê
åò íîñèìûå óñòðîéñòâà, áåñïðîâîäíûå ïîêîÿ âñåãî 5 ìêÀ â óñëîâèÿõ ìàëîé íàãðóçêè.
íàóøíèêè è óñòðîéñòâà Èíòåðíåòà âåùåé MAX77659 ïîääåðæèâàåò àâòîíîìíîå óïðàâ-
áûñòðåå è çàíèìàåò ìåíüøå ìåñòà, ÷åì ëåíèå ìèíèìèçàöèåé ïàäåíèÿ íàïðÿæåíèÿ íà
ëþáûå äðóãèå ìèêðîñõåìû óïðàâëåíèÿ ïèòà- ðåãóëèðóþùåì ýëåìåíòå, ÷òî ñíèæàåò òåïëî-
íèåì, äîñòóïíûå íà ñîâðåìåííîì ðûíêå. âûäåëåíèå, îáåñïå÷èâàÿ ïðè ýòîì äîñòàòî÷-
Ìèêðîñõåìà SIMO MAX77659 ïîñëå êîðîòêîé íûé çàïàñ äëÿ ðåãóëèðîâàíèÿ çàðÿäíîãî òîêà.
äåñÿòèìèíóòíîé çàðÿäêè îáåñïå÷èâàåò
áîëåå ÷åòûðåõ ÷àñîâ âîñïðîèçâåäåíèÿ è «Òåõíîëîãèÿ ïðîäóêòîâ SIMO êîìïàíèè
èñïîëüçóåò åäèíñòâåííûé äðîññåëü äëÿ ïèòà- Analog Devices óìåíüøàåò ðàçìåðû è óëó÷-
íèÿ íåñêîëüêèõ øèí, ñîêðàùàÿ ïåðå÷åíü êîì- øàåò õàðàêòåðèñòèêè ñàìûõ ìèíèàòþðíûõ
ïîíåíòîâ íà 60 ïðîöåíòîâ è óìåíüøàÿ îáùóþ íîñèìûõ óñòðîéñòâ è áåñïðîâîäíûõ íàóøíè-
ïëîùàäü ðåøåíèÿ íà 50 ïðîöåíòîâ. êîâ, – ñêàçàë Ðîäæåð Þíã (Roger Yeung),
èñïîëíèòåëüíûé áèçíåñ-ìåíåäæåð ïîäðàçäå-
Ìèêðîñõåìà MAX77659 ñîäåðæèò èìïóëüñ- ëåíèÿ ðåøåíèé äëÿ áàòàðåéíîãî ïèòàíèÿ
íîå ïîíèæàþùå-ïîâûøàþùåå çàðÿäíîå êîìïàíèè Maxim Integrated, âîøåäøåé òåïåðü
â ñîñòàâ Analog Devices. – MAX77659 âûâîäèò
ñòèëü æèçíè íà íîâûé óðîâåíü, ñâîäÿ ê ìèíè-
ìóìó âðåìÿ ïîäêëþ÷åíèÿ ê çàðÿäíîìó óñòðî-
éñòâó è óâåëè÷èâàÿ âðåìÿ ïîëåçíîãî èñïîëü-
çîâàíèÿ. Ìèêðîñõåìà óïðàâëåíèÿ ïèòàíèåì
MAX77659 îñâîáîæäàåò ìåñòî íà ïëàòå äëÿ
äîáàâëåíèÿ äîïîëíèòåëüíûõ ïîëåçíûõ ôóíê-
öèé, òàêèõ êàê ðàñøèðåíèå ïàìÿòè, îòñëåæè-
âàíèå ìåñòîïîëîæåíèÿ è èçìåðåíèå æèçíåí-
íî âàæíûõ ïàðàìåòðîâ, íåîáõîäèìûõ ñîâðå-
ìåííûì ïîðòàòèâíûì ïîòðåáèòåëüñêèì è
ìåäèöèíñêèì óñòðîéñòâàì».

8 ÍÎÂÎÑÒÈ

Îñîáåííîñòè è ïðåèìóùåñòâà ðàçìåð ðåøåíèÿ ñîñòàâëÿåò âñåãî 22 ìì2,
ìèêðîñõåìû SIMO MAX77659 ÷òî äîñòàòî÷íî äëÿ ñàìûõ êîìïàêòíûõ
ïðèëîæåíèé.
! Ñàìàÿ áûñòðàÿ çàðÿäêà: Ìèêðîñõåìà óæå ïîñòàâëÿåòñÿ çàêàç÷èêàì
â 30-êîíòàêòíîì êîðïóñå WLP ñ ðàçìåðàìè
MAX77659 ñîäåðæèò èìïóëüñíîå ïîíèæà- 2.55 ìì × 2.37 ìì × 0.5 ìì. Äîñòóïåí òàêæå
þùå-ïîâûøàþùåå çàðÿäíîå óñòðîéñòâî, îöåíî÷íûé íàáîð MAX77659EVKIT.
çàðÿæàþùåå íîñèìûå óñòðîéñòâà è áåñ-
ïðîâîäíûå íàóøíèêè â ÷åòûðå ðàçà áûñ- Îöåíî÷íûé íàáîð MAX77659EVKIT.
òðåå. Êîðîòêàÿ äåñÿòèìèíóòíàÿ çàðÿäêà
îáåñïå÷èâàåò áîëåå ÷åòûðåõ ÷àñîâ èãðî-
âîãî âðåìåíè ïî ñðàâíåíèþ ñ òðàäèöèîí-
íûìè ðåøåíèÿìè, ñïîñîáíûìè îáåñïå-
÷èòü ëèøü ïîëòîðà ÷àñà èãðîâîãî âðåìåíè
ïîñëå çàðÿäêè.

! Íàèìåíüøèå ðàçìåðû:

MAX77659 ïîñòàâëÿåòñÿ â êîðïóñå WLP ñ
ðàçìåðàìè êðèñòàëëà ñ 30 øàðèêîâûìè
âûâîäàìè, èìåþùèì ðàçìåðû 2.55 ìì ×
× 2.37 ìì. Èñïîëüçîâàíèå îäíîãî äðîññå-
ëÿ è èíòåãðàöèÿ çàðÿäíîãî óñòðîéñòâà
ñîêðàùàþò êîëè÷åñòâî íåîáõîäèìûõ êîì-
ïîíåíòîâ íà 60 ïðîöåíòîâ, ïðè ýòîì îáùèé

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2021 9

 êàêèõ ðåæèìàõ

ìîãóò ðàáîòàòü

ïîíèæàþùå-
ïîâûøàþùèå ïðåîáðàçîâàòåëè

ñ ÷åòûðüìÿ ñèëîâûìè êëþ÷àìè

Àëåêñàíäð Ðóñó, Îäåññà, Óêðàèíà

ÏÏîòðåáíîñòü â ïðåîáðàçîâàòåëÿõ, ñïîñîá- ñëó÷àå ïðè ôèêñèðîâàííîì âõîäíîì íàïðÿ-
æåíèè âûõîäíîå íàïðÿæåíèå ïðåîáðàçîâàòå-
íûõ ôîðìèðîâàòü âûõîäíîå íàïðÿæåíèå êàê ëÿ (è, ñîîòâåòñòâåííî, ñòàáèëèçèðóåìûé èì
áîëüøå, òàê è ìåíüøå âõîäíîãî, óâåëè÷èâà- òîê) ìîæåò èçìåíÿòüñÿ â øèðîêèõ ïðåäåëàõ è
åòñÿ ñ êàæäûì ãîäîì.  íåêîòîðûõ ñëó÷àÿõ áûòü êàê áîëüøå, òàê è ìåíüøå âõîäíîãî.
ýòî ñâÿçàíî ñ ïîÿâëåíèåì íîâûõ ïðèëîæå-  íåêîòîðûõ ñëó÷àÿõ ýòî ñâÿçàíî ñ ïîÿâëåíè-
íèé, íàïðèìåð, ñâåòîäèîäíûõ ñâåòèëüíèêîâ ñ åì íîâûõ èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ, íàïðèìåð,
ðåãóëèðóåìûì ñâåòîâûì ïîòîêîì – â ýòîì

Èíâåðòèðóþùàÿ Îáðàòíîõîäîâàÿ

VT1 VD1 VT1 VD1
+
–+ +

Âûõîä Âûõîä
Âõîä
Âõîä CIN L1 COUT CIN L1 COUT

– +– –

L1 ×óêà L2 L1 SEPIC VD1
+ CIN
C1 C1
CIN
–+ +
–
Âõîä VT1 VD1 COUT Âûõîä VT1 L2 COUT Âûõîä
Âõîä

+– –

Ðèñóíîê 1. Ñõåìû ïðåîáðàçîâàòåëåé, âûõîäíîå íàïðÿæåíèå êîòîðûõ ìîæåò áûòü êàê áîëüøå, òàê
è ìåíüøå âõîäíîãî.

10 ÑÒÀÒÜÈ

ôîòîýëåìåíòîâ – â ýòîì ñëó÷àå óæå âõîäíîå òû âåäóùèõ êîìïàíèé, ìíîãî ëåò ðàáîòàþùèå
íàïðÿæåíèå ìîæåò èçìåíÿòüñÿ â øèðîêèõ â îáëàñòè èìïóëüñíîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ, íå
ïðåäåëàõ è áûòü êàê áîëüøå, òàê è ìåíüøå âñåãäà ÷åòêî ïîíèìàþò âñå îñîáåííîñòè ýòîé
ñòàáèëèçèðóåìîãî íàïðÿæåíèÿ, ïîäàâàåìîãî ñõåìû, îïèñûâàÿ åå ðàáîòó ìîäåëÿìè, çíà÷è-
íà ïèòàåìóþ ñõåìó. À â íåêîòîðûõ òðåáóåòñÿ òåëüíî îãðàíè÷èâàþùèìè åå âîçìîæíîñòè.
ïðîñòî ðàñøèðèòü îáëàñòü ïðèìåíåíèÿ óæå À âåäü ñ òî÷êè çðåíèÿ òåîðèè èìïóëüñíîãî
ñóùåñòâóþùèõ ïðèëîæåíèé, íàïðèìåð, àäàï- ïðåîáðàçîâàíèÿ ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè èìåí-
òåðîâ ïèòàíèÿ äëÿ íîóòáóêà ñ âûõîäíûì íî ýòà ñõåìà ïîçâîëÿåò íàèáîëåå ïîëíî ðàñ-
íàïðÿæåíèåì 19 Â, ñäåëàâ òàê, ÷òîáû îíè êðûòü âåñü ïîòåíöèàë ýòîãî ìåòîäà.
ìîãëè ðàáîòàòü îò áîðòîâûõ ñåòåé àâòîìîáè-
ëåé ñ íàïðÿæåíèåì è 12 Â, è 24 Â. Îñîáåííîñòè ïîíèæàþùå-
ïîâûøàþùåãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ
Íà ñåãîäíÿøíèé äåíü ñóùåñòâóåò íåñêîëü-
êî äîñòàòî÷íî ïðîñòûõ ñõåì èìïóëüñíûõ ïðå- Ïîíèæàþùå-ïîâûøàþùàÿ ñõåìà èçíà-
îáðàçîâàòåëåé ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè, ñïî- ÷àëüíî ïîÿâèëàñü, ñêîðåå âñåãî, â ðåçóëüòàòå
ñîáíûõ ôîðìèðîâàòü âûõîäíîå íàïðÿæåíèå êîìáèíàöèè êëàññè÷åñêèõ ïîíèæàþùåãî è
êàê áîëüøå, òàê è ìåíüøå âõîäíîãî (Ðèñó- ïîâûøàþùåãî ïðåîáðàçîâàòåëåé. Äåéñòâè-
íîê 1). Íàïðèìåð, ýòó çàäà÷ó ìîæíî ðåøèòü ñ òåëüíî, êàñêàäíîå ñîåäèíåíèå ýòèõ äâóõ
ïîìîùüþ êëàññè÷åñêèõ ïðåîáðàçîâàòåëåé ñõåì (Ðèñóíîê 2), íåçàâèñèìî îò òîãî, â êàêîé
ñ îäíèì èíäóêòèâíûì íàêîïèòåëåì (îáðàòíî- ïîñëåäîâàòåëüíîñòè âêëþ÷åíû ïîâûøàþ-
õîäîâàÿ èëè èíâåðòèðóþùàÿ ñõåìà), à ìîæíî ùèé è ïîíèæàþùèé êàñêàäû, ïîçâîëÿåò è
èñïîëüçîâàòü è ìåíåå ðàñïðîñòðàíåííûå óìåíüøèòü, è óâåëè÷èòü âõîäíîå íàïðÿæå-
ñõåìû íà îñíîâå òîïîëîãèé SEPIC èëè ×óêà, íèå. Íî òàêîå îáúåäèíåíèå ñòàëî âîçìîæíûì
èñïîëüçóþùèå íåñêîëüêî ñèëîâûõ íàêîïèòå- òîëüêî èç-çà íàëè÷èÿ îäíîé îñîáåííîñòè,
ëåé. Îäíàêî â ýòîé ñòàòüå áóäåò ïîäðîáíî ïðèñóùåé îáåèì ñõåìàì.
ðàññìîòðåíà òîëüêî ïîâûøàþùå-ïîíèæàþ-
ùàÿ ñõåìà, ñîäåðæàùàÿ îäèí íàêîïèòåëüíûé Ïîíèæàþùèé ïðåîáðàçîâàòåëü, åñëè ñ÷è-
äðîññåëü, êîììóòèðóåìûé ÷åòûðüìÿ ñèëîâû- òàòü åãî ñèëîâûå êëþ÷è èäåàëüíûìè, èìååò
ìè êëþ÷àìè. Êàê îêàçàëîñü, äàæå ñïåöèàëèñ- ìàêñèìàëüíûé êîýôôèöèåíò ïåðåäà÷è ïî

Ïîíèæàþùàÿ Ïîâûøàþùàÿ

VT1 L1 L1 VD1
+
+
CIN VD1 COUT CIN VT1 COUT Âûõîä–

–

Ïîíèæàþùå-ïîâûøàþùàÿ +
–
VT1 L1 VD2
+

Âõîä CIN VD1 VT2 COUT Âûõîä

–

Ðèñóíîê 2. Ïðèíöèï ôîðìèðîâàíèÿ ïîíèæàþùå-ïîâûøàþùåé ñõåìû.

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2021 11

Óìåíüøåíèå âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ

Ïîíèæàþùàÿ VOUT < VIN Ïîâûøàþùàÿ VOUT = VIN

VT1 L1 L1 VD1

+ +

Âõîä VIN CIN VD1 COUT VOUT VIN CIN COUT VOUT Âûõîä

––

Óâåëè÷åíèå âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ

Ïîíèæàþùàÿ VOUT = VIN Ïîâûøàþùàÿ VOUT > VIN

VT1 L1 L1 VD1

+ +

Âõîä VIN CIN COUT VOUT VIN CIN VT1 COUT VOUT Âûõîä

––

Ðèñóíîê 3. Ïðèíöèï ðàáîòû ïîíèæàþùåé è ïîâûøàþùåé ñõåì â ðàçíûõ ðåæèìàõ.

íàïðÿæåíèþ, ðàâíûé åäèíèöå. Ïðè÷åì, ïðè (ïóòåì ïîñòîÿííîãî âêëþ÷åíèÿ òðàíçèñòîðà
òàêîì êîýôôèöèåíòå ïåðåäà÷è åãî óïðàâëÿå- VT1), è ïðåîáðàçîâàíèå íàïðÿæåíèÿ îñó-
ìûé êëþ÷ (òðàíçèñòîð VT1) ïîñòîÿííî îòêðûò ùåñòâëÿåòñÿ ëèøü äðîññåëåì ïîâûøàþùåãî
(Ðèñóíîê 3), ïîýòîìó íàêîïèòåëüíûé äðîñ- êàñêàäà.
ñåëü L1 ñâîþ ãëàâíóþ ôóíêöèþ – ïðåîáðàçî-
âàíèå ïàðàìåòðîâ âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ – íå Ïîñêîëüêó ïîòðåáíîñòè â îäíîâðåìåííîé
âûïîëíÿåò.  ýòîì ðåæèìå äðîññåëü âîîáùå ðàáîòå äâóõ êàñêàäîâ íåò, òî âïîëíå ëîãè÷íî
ìîæíî èñêëþ÷èòü èç ñõåìû êàê íåíóæíûé âìåñòî äâóõ äðîññåëåé èñïîëüçîâàòü îäèí,
ýëåìåíò. âåäü ýòîò êîìïîíåíò ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç ñàìûõ
ãàáàðèòíûõ è äîðîãèõ â ëþáîì èìïóëüñíîì
Ïîäîáíîå ñâîéñòâî èìååò è ïîâûøàþùàÿ ïðåîáðàçîâàòåëå. Âîò òàê, ñêîðåå âñåãî, è
ñõåìà, íî ó íåå, â îòëè÷èå îò ïîíèæàþùåé, ïîÿâèëàñü ïîíèæàþùå-ïîâûøàþùàÿ ñõåìà.
åäèíèöå ðàâåí íå ìàêñèìàëüíûé, à ìèíè-
ìàëüíûé êîýôôèöèåíò ïåðåäà÷è ïî íàïðÿ- Ïåðâûå âåðñèè ïîíèæàþùå-ïîâûøàþùèõ
æåíèþ. ×òîáû ïåðåâåñòè ïîâûøàþùóþ ïðåîáðàçîâàòåëåé ñîáèðàëèñü íà äèñêðåò-
ñõåìó â ýòîò ðåæèì, íóæíî íàâñåãäà âûêëþ- íûõ êîìïîíåíòàõ, ïîýòîìó â íèõ áûëî òîëüêî
÷èòü òðàíçèñòîð VT1 è íèêîãäà åãî íå âêëþ-
÷àòü. Äðîññåëü L1 â ýòîì ðåæèìå òîæå ìîæíî + VT1 VT3 +
óäàëèòü èç ñõåìû, ïîñêîëüêó íèêàêèõ ïðåîá- CIN L1 COUT
ðàçîâàíèé âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ îí íå
âûïîëíÿåò. Âõîä
Âûõîä
Òàêèì îáðàçîì, êîãäà âõîäíîå íàïðÿæå-
íèå íóæíî óìåíüøèòü, òî ïîâûøàþùèé êàñ- VT2 VT4 –
êàä îòêëþ÷àåòñÿ (ïóòåì âûêëþ÷åíèÿ òðàí- –
çèñòîðà VT1) è ïðåîáðàçîâàíèå íàïðÿæåíèÿ
ïðîèçâîäèòñÿ òîëüêî äðîññåëåì ïîíèæàþ- Ðèñóíîê 4. Ñîâðåìåííàÿ âåðñèÿ ïîíèæàþùå-
ùåãî êàñêàäà. À êîãäà âõîäíîå íàïðÿæåíèå ïîâûøàþùåé ñõåìû ñ ÷åòûðüìÿ óïðàâëÿå-
íóæíî óâåëè÷èòü, òîãäà âñå ïðîèñõîäèò íàî- ìûìè êëþ÷àìè.
áîðîò – ïîíèæàþùèé êàñêàä îòêëþ÷àåòñÿ

12 ÑÒÀÒÜÈ

äâà ñèëîâûõ òðàíçèñòîðà, à â êà÷åñòâå ññûëêè íà íóæíûå ñòàòüè ïðèâåäåíû â ñïèñêå
îñòàëüíûõ äâóõ ñèëîâûõ êëþ÷åé èñïîëüçîâà- ëèòåðàòóðû. Ïîýòîìó ðàññìîòðèì ëèøü
ëèñü íåóïðàâëÿåìûå äèîäû – â òî âðåìÿ îáùèå ìîìåíòû (ôàêòû), íà êîòîðûå íóæíî
èñïîëüçîâàíèå ÷åòûðåõ óïðàâëÿåìûõ êëþ- îáðàùàòü âíèìàíèå ïðè àíàëèçå èìïóëüñíûõ
÷åé áûëî íåïîçâîëèòåëüíîé ðîñêîøüþ. Íî ïî ïðåîáðàçîâàòåëåé ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè,
ìåðå ðàçâèòèÿ ñèëîâûõ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ áåç êîòîðûõ áóäåò ñëîæíî ðàçîáðàòüñÿ âî
ïðèáîðîâ è èíòåãðàëüíûõ òåõíîëîãèé äèîäû âñåõ õèòðîñïëåòåíèÿõ ýòîãî ïðîöåññà.
áûëè çàìåíåíû íà òðàíçèñòîðû (Ðèñóíîê 4),
÷òî ïîçâîëèëî óâåëè÷èòü ÊÏÄ ïðåîáðàçîâà- Ôàêò ¹1.  èìïóëüñíûõ ïðåîáðàçîâàòå-
òåëåé, îñîáåííî â íèçêîâîëüòíûõ ñõåìàõ, ãäå ëÿõ ýëåêòðè÷åñêàÿ ýíåðãèÿ ïðåîáðàçóåòñÿ
ìîæíî èñïîëüçîâàòü MOSFET, èìåþùèå â ïîðöèÿìè (Ðèñóíîê 5) [1]. Íàçîâåì ïîñëåäî-
ýòîé îáëàñòè íàèëó÷øèå õàðàêòåðèñòèêè. âàòåëüíîñòü ñîáûòèé, ïðîèñõîäÿùèõ ïðè ïðå-
îáðàçîâàíèè îäíîé ïîðöèè ýíåðãèè öèêëîì
Ïðè èñïîëüçîâàíèè ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïðåîáðàçîâàíèÿ, îáîçíà÷èâ åå êîëè÷åñòâî
äèîäîâ ïîíèæàþùå-ïîâûøàþùèé ïðåîáðà- êàê ECYCLE, à âðåìÿ, çà êîòîðîå ýòî ïðîèñõî-
çîâàòåëü èìååò òå æå îñîáåííîñòè, ÷òî è âçÿ- äèò, êàê TCYCLE.  îáùåì ñëó÷àå, êàæäûé öèêë
òûå ïî îòäåëüíîñòè ïîíèæàþùàÿ è ïîâûøà- ïðåîáðàçîâàíèÿ ìîæåò èìåòü ðàçíóþ äëè-
þùàÿ ñõåìû. Ðàçâå ÷òî ïîÿâëÿåòñÿ äîïîëíè- òåëüíîñòü, è â êàæäîì öèêëå ìîæåò áûòü ïðå-
òåëüíàÿ âîçìîæíîñòü ïîëíîãî îòêëþ÷åíèÿ îáðàçîâàíî ðàçíîå êîëè÷åñòâî ýíåðãèè. Îáðà-
èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ, íåäîñòóïíàÿ â ïîâûøàþ- òèòå âíèìàíèå, ÷òî âåëè÷èíà ECYCLE ìîæåò
ùåì ïðåîáðàçîâàòåëå. Íî åñëè âñå ÷åòûðå áûòü ïîëîæèòåëüíîé – â ýòîì ñëó÷àå ýíåðãèÿ
êëþ÷à ñäåëàòü óïðàâëÿåìûìè, òîãäà ôóíêöè- ïåðåäàåòñÿ ñ âõîäà ïðåîáðàçîâàòåëÿ íà åãî
îíàëüíîñòü ýòî ñõåìû çíà÷èòåëüíî ðàñøèðÿ- âûõîä, îòðèöàòåëüíîé – â ýòîì ñëó÷àå ýíåð-
åòñÿ. Íî äëÿ òîãî, ÷òîáû ýòî ïîíÿòü, íåîáõî- ãèÿ ïåðåìåùàåòñÿ â îáðàòíîì íàïðàâëåíèè
äèìî âíà÷àëå ðàçîáðàòüñÿ ñî ñïåöèôèêîé (ñ âûõîäà íà âõîä) è íóëåâîé – êîãäà îáìåí
ïðåîáðàçîâàíèÿ íàïðÿæåíèÿ ñ ïîìîùüþ ýíåðãèåé ïðîèñõîäèò òîëüêî ìåæäó âíóòðåí-
èíäóêòèâíûõ íàêîïèòåëåé ýíåðãèè. íèìè íàêîïèòåëÿìè ïðåîáðàçîâàòåëÿ.

Îñîáåííîñòè èìïóëüñíîãî Îáùåå êîëè÷åñòâî ýëåêòðè÷åñêîé ýíåð-
ïðåîáðàçîâàíèÿ ýëåêòðè÷åñêîé ãèè E, ïðîøåäøåå ÷åðåç ïðåîáðàçîâàòåëü çà
ýíåðãèè ïðîèçâîëüíîå âðåìÿ, ìîæíî îïðåäåëèòü ïî
ôîðìóëå:
Ýòîìó âîïðîñó ÐàäèîËîöìàí óæå ïîñâÿ-
òèë äîñòàòî÷íî áîëüøîå êîëè÷åñòâî ïóáëèêà- NCYCLE (1)
öèé, ïîýòîìó â ýòîé ñòàòüå áóäóò èñïîëüçîâà-
íû óæå ãîòîâûå ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèé. åE = ECYCLEi ,
Ïðè íåîáõîäèìîñòè ÷èòàòåëü ìîæåò â ëþáîé i=1
ìîìåíò îçíàêîìèòüñÿ ñ ýòèìè ìàòåðèàëàìè –
ãäå NCYCLE – êîëè÷åñòâî ïîëíûõ öèêëîâ,
Ýíåðãèÿ âûïîëíåííûõ çà àíàëèçèðóåìîå âðåìÿ.

Àáñîëþòíîå çíà÷åíèå E îáû÷íî ìàëî èíòå-
ðåñóåò ðàçðàáîò÷èêîâ èìïóëüñíûõ ïðåîáðà-
çîâàòåëåé, à âîò ñðåäíÿÿ ìîùíîñòü P ÿâëÿåò-
ñÿ îäíèì èç îñíîâíûõ ïàðàìåòðîâ ëþáîé
ñõåìû.  äàííîì ñëó÷àå, îíà ðàâíà:

ECYCLE2 ECYCLE3

ECYCLE1 NCYCLE (2)

ECYCLE4 ECYCLEi
ECYCLE5 Âðåìÿ
P = å T .i=1 CYCLEi

TCYCLE1 TCYCLE2 TCYCLE3 TCYCLE4 TCYCLE5 Ôîðìóëû (1) è (2) ïîçâîëÿþò ðàññìîòðåòü
ýëåêòðè÷åñêèå ïðîöåññû â ïðåîáðàçîâàòåëå
Ðèñóíîê 5. Ïðèíöèï ïðåîáðàçîâàíèÿ ýíåðãèè «ïîä ìèêðîñêîïîì». Îíè ñïðàâåäëèâû â
èìïóëüñíûì ïðåîáðàçîâàòåëåì. ëþáîì ñëó÷àå, â òîì ÷èñëå è ïðè ïåðåõîäíûõ
ïðîöåññàõ. Îäíàêî ïðè àíàëèçå è ðàñ÷åòå
ïðåîáðàçîâàòåëåé ÷àùå âñåãî ñ÷èòàþò, ÷òî

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2021 13

Ýíåðãèÿ NCYCLE_1S Ïîñêîëüêó ñèëîâûå êëþ÷è íå ÿâëÿþòñÿ
èäåàëüíûìè êîìïîíåíòàìè, èçìåíåíèå èõ
– – –ECYCLE1 ECYCLE2 ECYCLE3 ECYCLEn ñîñòîÿíèÿ ïðîèñõîäèò â òå÷åíèå íåêîòîðîãî
âðåìåíè. Âðåìÿ ïåðåêëþ÷åíèÿ ñèëîâûõ ýëå-
TCYCLE1 TCYCLE2 TCYCLE3 Âðåìÿ ìåíòîâ ÿâëÿåòñÿ âàæíûì äëÿ îïðåäåëåíèÿ
1 ñåêóíäà TCYCLEn âåëè÷èíû ïîòåðü. À âîò ïðè îïðåäåëåíèè
êîýôôèöèåíòà ïåðåäà÷è ñõåìû ïî íàïðÿæå-
Ðèñóíîê 6. Ýíåðãåòè÷åñêèå ïðîöåññû â ïðåîá- íèþ ó÷åò âðåìåíè ïåðåêëþ÷åíèÿ ñèëîâûõ
ðàçîâàòåëå â êâàçèóñòàíîâèâøåìñÿ ðåæèìå. êëþ÷åé, òî÷íî òàêæå, êàê è èõ àêòèâíîãî
ñîïðîòèâëåíèÿ, çíà÷èòåëüíî çàãðîìîæäàåò
ïåðåõîäíûå ïðîöåññû óæå çàêîí÷èëèñü è ðàñ÷åòíûå ôîðìóëû è ëèøü íåçíà÷èòåëüíî
ñõåìà ðàáîòàåò â êâàçèóñòàíîâèâøåìñÿ ðåæè- óâåëè÷èâàåò òî÷íîñòü ðàñ÷åòîâ. Ïîýòîìó ïðè
ìå – êîãäà êàæäûé ïîñëåäóþùèé öèêë ïîõîæ îïðåäåëåíèè ïåðåäàòî÷íûõ õàðàêòåðèñòèê
íà ïðåäûäóùèé (Ðèñóíîê 6).  ýòîì ñëó÷àå ïðèíÿòî ñ÷èòàòü ñèëîâûå êëþ÷è èäåàëüíû-
çíà÷åíèÿ TCYCLE è ECYCLE â êàæäîì öèêëå ïðè- ìè, òî åñòü, ïåðåêëþ÷àþùèìèñÿ ìãíîâåííî è
áëèçèòåëüíî îäèíàêîâû, ïîýòîìó: èìåþùèìè íóëåâîå ñîïðîòèâëåíèå â ïðîâî-
äÿùåì ñîñòîÿíèè è áåñêîíå÷íî áîëüøîå â
P = ECYCLE = E NCYCLE CYCLE _1s , íåïðîâîäÿùåì. Ïðè òàêèõ äîïóùåíèÿõ äëè-
TCYCLE òåëüíîñòü öèêëà ïðåîáðàçîâàíèÿ TCYCLE
áóäåò ðàâíà ñóììå äëèòåëüíîñòè åãî ýòàïîâ
(Ðèñóíîê 7):

(3)

NSTAGE

ãäå NCYCLE_1S – êîëè÷åñòâî öèêëîâ, ïðîøåä- åTCYCLE = TSTAGEi , (5)
øèõ çà îäíó ñåêóíäó.
i=1
Âî ìíîãèõ ìåòîäàõ óïðàâëåíèÿ èìïóëüñ-
íûìè ïðåîáðàçîâàòåëÿìè êîëè÷åñòâî öèêëîâ ãäå
ïðåîáðàçîâàíèÿ çà åäèíèöó âðåìåíè ïîääåð-
æèâàåòñÿ ïîñòîÿííûì, è ýòîò ïàðàìåòð íàçû- NSTAGE – îáùåå êîëè÷åñòâî ýòàïîâ â öèêëå
âàþò «÷àñòîòîé ïåðåêëþ÷åíèÿ» FSW.  ýòîì ïðåîáðàçîâàíèÿ;
ñëó÷àå ôîðìóëà (3) âûãëÿäèò ñëåäóþùèì
îáðàçîì: TSTAGE – äëèòåëüíîñòü ýòàïà ïðåîáðàçîâàíèÿ.

P = ECYCLEFSW . (4) Ôàêò ¹3. Âåëè÷èíà âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ
ïðåîáðàçóåòñÿ íàêîïèòåëüíûì äðîññåëåì [2].
Ïîñêîëüêó ÷àñòîòà ïðåîáðàçîâàíèÿ FSW Ñóòü ïðåîáðàçîâàíèÿ çàêëþ÷àåòñÿ â îáìåíå
âûáèðàåòñÿ ðàçðàáîò÷èêîì, âåñü àíàëèç ýíåðãèåé ìåæäó ýëåêòðè÷åñêîé ñõåìîé è ìàã-
ðàáîòû ñèëîâîé ÷àñòè ñâîäèòñÿ ê îïðåäåëå- íèòíûì ïîëåì, ñâÿçàííûì ñ åãî îáìîòêîé.
íèþ êîëè÷åñòâà, ýíåðãèè ECYCLE, ïðåîáðàçóå- Êîëè÷åñòâî ýíåðãèè EL, íàõîäÿùååñÿ â ìàã-
ìîé â êàæäîì öèêëå. íèòíîì ïîëå äðîññåëÿ â äàííûé ìîìåíò, îïðå-
äåëÿåòñÿ ôîðìóëîé [1]:
Ôàêò ¹2. Êàæäûé öèêë ïðåîáðàçîâàíèÿ
ñîñòîèò èç íåñêîëüêèõ ýòàïîâ. Êàæäûé ýòàï EL = F 2 , (6)
îïðåäåëÿåòñÿ ñîñòîÿíèåì ñèëîâûõ êëþ÷åé, L
êîòîðûå ìîãóò íàõîäèòüñÿ ëèáî âî âêëþ÷åí-
íîì (ñ ìàëûì ñîïðîòèâëåíèåì), ëèáî â 2AL
âûêëþ÷åííîì (ñ áîëüøèì ñîïðîòèâëåíèåì)
ñîñòîÿíèè. Íà ïðîòÿæåíèè ýòàïà ñîñòîÿíèå ãäå
êëþ÷åé íå äîëæíî ìåíÿòüñÿ, ïîýòîìó ïåðå-
êëþ÷åíèå ëþáîãî èç ýòèõ ýëåìåíòîâ, â òîì FL – âåëè÷èíà ìàãíèòíîãî ïîòîêà äðîññåëÿ;
÷èñëå çàêðûòèå íåóïðàâëÿåìîãî äèîäà, îçíà-
÷àåò çàâåðøåíèå òåêóùåãî ýòàïà ïðåîáðàçî- AL – ïàðàìåòð ñðåäû, â êîòîðîì ýòî ìàã-
âàíèÿ è ïåðåõîä ê ñëåäóþùåìó. íèòíîå ïîëå ñîñðåäîòî÷åíî.

Äëÿ óìåíüøåíèÿ ãàáàðèòîâ èìïóëüñíûõ
ïðåîáðàçîâàòåëåé èñïîëüçóþòñÿ äðîññåëè ñ
ìàãíèòîïðîâîäàìè, èçãîòîâëåííûì èç ôåð-
ðîìàãíèòíûõ ìàòåðèàëîâ, äëÿ êîòîðûõ çíà-
÷åíèå AL, èìåþùåå ðàçìåðíîñòü Ãí/âèòîê2,

14 ÑÒÀÒÜÈ

VL(t) ïðîòÿæåíèè ýòàïà ïðåîáðàçîâàíèÿ èçìåíÿ-
åòñÿ âñåãäà, îäíàêî âëèÿíèåì ýòîãî èçìåíå-
t íèÿ íà âåëè÷èíó DFL îáû÷íî ïðåíåáðåãàþò.

Äëÿ ìíîãîîáìîòî÷íûõ äðîññåëåé, â ñëó÷àå,
êîãäà òîê íà êàêîì-ëèáî ýòàïå ïðåîáðàçîâà-
íèÿ ïðîòåêàåò ïî íåñêîëüêèì îáìîòêàì îäíî-
âðåìåííî, äîëæíî âûïîëíÿòüñÿ óñëîâèå [5]:

fL(t) DFL2 VL1 = VL2 = VL3 = ... = VLj , (9)
DFL1 DFL3 = 0

TSTAGE1 DFL4 DFL5 NL1 NL2 NL3 NLj
TSTAGE2
t

TSTAGE3 TSTAGE4 TSTAGE5 ãäå j – ïîðÿäêîâûé íîìåð îáìîòêè äðîññåëÿ,
ïî êîòîðîé ïðîòåêàåò òîê íà äàííîì ýòàïå
TCYCLE ïðåîáðàçîâàíèÿ.

Ðèñóíîê 7. Äèàãðàììû îòíîñèòåëüíîãî íàïðÿ- Íåâûïîëíåíèå óñëîâèÿ (9) ïðèâîäèò ê
æåíèÿ íà îáìîòêàõ è ìàãíèòíîãî ïîòîêà äðîñ- äîïîëíèòåëüíûì ïåðåòîêàì ýíåðãèè ìåæäó
ñåëÿ íà ïðîòÿæåíèè öèêëà ïðåîáðàçîâàíèÿ. öåïÿìè, ñâÿçàííûì ñ äàííûìè îáìîòêàìè, èç-
çà íàëè÷èÿ ó äðîññåëÿ òðàíñôîðìàòîðíîãî
ÿâëÿåòñÿ ñïðàâî÷íûì ïàðàìåòðîì è èñïîëü- ýôôåêòà. Ýòî ñâîéñòâî, â çàâèñèìîñòè îò ñèòó-
çóåòñÿ ïðè ðàñ÷åòå èíäóêòèâíîñòåé îáìîòîê. àöèè, ìîæåò áûòü îöåíåíî è êàê ïîëîæèòåëü-
íîå, è êàê îòðèöàòåëüíîå. Íàïðèìåð, â ìíîãî-
Íà êàæäîì èç ýòàïîâ ïðåîáðàçîâàíèÿ ê êàíàëüíûõ ïðåîáðàçîâàòåëÿõ ýòî ÿâëåíèå
êàêîé-ëèáî îáìîòêå äðîññåëÿ ñ ÷èñëîì âèò- ïîçâîëÿåò îñóùåñòâèòü ãðóïïîâóþ ñòàáèëèçà-
êîâ NL ïðèêëàäûâàåòñÿ íåêîòîðîå íàïðÿæå- öèþ íåñêîëüêèõ âûõîäíûõ íàïðÿæåíèé [5].
íèå VL [3, 4], ïîä äåéñòâèåì êîòîðîãî, ñîãëàñ-
íî çàêîíó Ôàðàäåÿ, åãî ìàãíèòíûé ïîòîê èçìå- Îáðàòèòå âíèìàíèå, ÷òî â ôîðìóëå (7)
íàïðÿæåíèå VL ìîæåò áûòü ðàâíî íóëþ. Ïðè
íÿåòñÿ íà âåëè÷èíó DFL (Ðèñóíîê 7): ýòîì âîçìîæíû äâå ñèòóàöèè (Ðèñóíîê 8).
 ïåðâîì ñëó÷àå äðîññåëü ñîäåðæèò íåêîòî-
DFL = VL TSTAGE . (7) ðîå êîëè÷åñòâî ýíåðãèè è åãî ìàãíèòíûé ïîòîê
NL îòëè÷åí îò íóëÿ.  ýòîì ðåæèìå äîëæåí áûòü
îáåñïå÷åí ïóòü äëÿ ïðîòåêàíèÿ òîêà, ñâÿçàí-
Èçìåíåíèå ìàãíèòíîãî ïîòîêà, ñîãëàñíî íîãî ñ ìàãíèòíûì ïîëåì, íàïðèìåð, îäíà èç
ôîðìóëå (6), ïðèâîäèò ê èçìåíåíèþ êîëè÷åñ- îáìîòîê äðîññåëÿ ìîæåò çàìûêàòüñÿ íàêîðîò-
êî. Íåâûïîëíåíèå ýòîãî óñëîâèÿ ïðèâåäåò ê
òâà ýíåðãèè â äðîññåëå íà âåëè÷èíó DEL, êîòî- ïîÿâëåíèþ íà âûâîäàõ âñåõ îáìîòîê ÝÄÑ äîñ-
ðîå ìîæíî îïðåäåëèòü ïî ôîðìóëå [1]: òàòî÷íî áîëüøîé âåëè÷èíû è ïåðåìåùåíèþ
ýòîé ýíåðãèè ëèáî â äðóãèå êîìïîíåíòû ýëåê-

DEL = DFLFL _ MID , (8)
AL
L1 F ¹ 0

ãäå FL_MID – ñðåäíåå çíà÷åíèå ìàãíèòíîãî VIN = VOUT L1 F ¹ 0
ïîòîêà íà äàííîì èíòåðâàëå. VIN CIN
COUT VOUT Òîê, ñâÿçàííûé
Ôîðìóëà (7) ïîëó÷åíà èç óñëîâèÿ, ÷òî ñ ìàãíèòíûì ïîòîêîì
íàïðÿæåíèå VL, ïðèëîæåííîå ê îáìîòêå ñ ÷èñ-
ëîì âèòêîâ NL, íå èçìåíÿåòñÿ íà ïðîòÿæåíèè Ïðè íåíóëåâîì òîêå äðîññåëÿ L1 F = 0
âñåãî èíòåðâàëà TSTAGE. Äëÿ ýòîãî íà âõîäå è ýíåðãèÿ ïåðåìåùàåòñÿ L1 F = 0
âûõîäå óçëà ïðåîáðàçîâàíèÿ íàïðÿæåíèÿ ìåæäó êîíäåíñàòîðàìè CIN è COUT
óñòàíàâëèâàþò äîïîëíèòåëüíûå íàêîïèòåëè
(êîíäåíñàòîðû CIN è COUT), ýíåðãåòè÷åñêàÿ Ðèñóíîê 8. Âàðèàíòû ïîäêëþ÷åíèÿ îáìîòîê
åìêîñòü êîòîðûõ îáû÷íî çíà÷èòåëüíî áîëü- äðîññåëÿ âî âðåìÿ ýòàïà ñ íóëåâûì èçìåíå-
øå ECYCLE. Íà ñàìîì äåëå íàïðÿæåíèå VL íà íèåì ìàãíèòíîãî ïîòîêà.

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2021 15

òðè÷åñêîé ñõåìû, â òîì ÷èñëå è ÷åðåç ïàðà- ïðåîáðàçîâàíèÿ îñòàâàëîñü íåèçìåííûì.
çèòíûå ñâÿçè, ëèáî â îêðóæàþùåå ïðîñòðàí- Ïîñêîëüêó êîëè÷åñòâî ýíåðãèè â äðîññåëå,
ñòâî, íàïðèìåð, ÷åðåç èñêðîâîé ðàçðÿä. ñîãëàñíî ôîðìóëàì (6) è (7), ìîæåò ìåíÿòüñÿ
ïîñëå êàæäîãî ýòàïà ïðåîáðàçîâàíèÿ, îñíîâ-
Âî âòîðîì ñëó÷àå, ýíåðãèè â ìàãíèòíîì íûì óñëîâèåì âûïîëíåíèÿ ýòîãî òðåáîâàíèÿ
ïîëå äðîññåëÿ íåò, è åãî ìàãíèòíûé ïîòîê ÿâëÿåòñÿ ñëåäóþùåå:
ðàâåí íóëþ. Â ýòîì ðåæèìå íåò íåîáõîäèìîñ-
òè â îáÿçàòåëüíîì ôîðìèðîâàíèè ïóòè äëÿ NSTAGE (10)
ïðîòåêàíèÿ òîêà, ïîýòîìó îáìîòêè äðîññåëÿ
ìîãóò áûòü êàê çàêîðî÷åíû, òàê è íè ê ÷åìó íå å DFLi = 0.
ïîäêëþ÷åíû.
i=1
Ïðè íóëåâîì íàïðÿæåíèè VL êîëè÷åñòâî
ýíåðãèè â äðîññåëå, ñîãëàñíî ôîðìóëàì (6) è Íåâûïîëíåíèå óñëîâèÿ (10) ïðèâåäåò ê
(7), íå èçìåíÿåòñÿ, ïîýòîìó ìîæåò ïîêàçàòü- ïîñòåïåííîìó íàêîïëåíèþ ýíåðãèè â äðîññå-
ñÿ, ÷òî ýòèì ýòàïîì ïðåîáðàçîâàíèÿ ìîæíî ëå, ÷òî ðàíî èëè ïîçäíî ïðèâåäåò ê ïîâðåæäå-
ïðåíåáðå÷ü. Îäíàêî ýòî áóäåò áîëüøîé îøèá- íèþ ýëåìåíòîâ ñèëîâîé ÷àñòè è âûõîäó ïðå-
êîé. Èíòåðâàë ïðåîáðàçîâàíèÿ, âî âðåìÿ îáðàçîâàòåëÿ èç ñòðîÿ.
êîòîðîãî VL = 0, ÿâëÿåòñÿ òàêèì æå âàæíûì
ýòàïîì ïðåîáðàçîâàíèÿ, êàê è âñå îñòàëüíûå, Àíàëèç ôîðìóë (6) – (10) ïîêàçûâàåò, ÷òî â
è íàïðÿìóþ âëèÿåò íà õàðàêòåðèñòèêè ïðåîá- êàæäîì öèêëå ïðåîáðàçîâàíèÿ äîëæíî áûòü
ðàçîâàòåëÿ. êàê ìèíèìóì äâà ýòàïà ïðåîáðàçîâàíèÿ, îòëè-
÷àþùèõñÿ çíàêîì èçìåíåíèÿ ìàãíèòíîãî
Ôàêò ¹4. Äëÿ òîãî ÷òîáû ïðåîáðàçîâà-
òåëü ìîã ïåðåéòè â êâàçèóñòàíîâèâøèéñÿ ïîòîêà DFL. Íà îäíîì èç íèõ ìàãíèòíûé ïîòîê
ðåæèì, íåîáõîäèìî, ÷òîáû êîëè÷åñòâî ýíåð- èçìåíÿåòñÿ íà âåëè÷èíó DFL (DFL1 > 0), à íà
ãèè â åãî íàêîïèòåëÿõ ïîñëå êàæäîãî öèêëà âòîðîì âîçâðàùàåòñÿ â èñõîäíîå çíà÷åíèå

(DFL2 = –DFL1). Åñëè ïðåîáðàçîâàòåëü ðàáî-
òàåò ïî áîëåå ñëîæíîìó àëãîðèòìó, è êîëè-

ÌÀÒÅÐÈÀËÛ ÂÅÁÈÍÀÐÀ

Ýêîíîìè÷íûå ðåøåíèÿ
MEAN WELL äëÿ
íàäåæíûõ ðàçðàáîòîê

Âûáîð îïòèìàëüíîãî
è íåäîðîãîãî ÈÏ
Êîíôèãóðèðóåìûå
èñòî÷íèêè ïèòàíèÿ
Ñïåöèàëüíûå ìîäóëè
Íîâèíêè äëÿ
ïðîìûøëåííûõ ïðèëîæåíèé

ÏÎÄÐÎÁÍÅÅ

÷åñòâî ýòàïîâ â öèêëå ïðåîáðàçîâàíèÿ áîëü- òåëüíîì èçìåíåíèè ìàãíèòíîãî ïîòîêà äðîñ-
øå äâóõ, òîãäà óñëîâèå (10) ìîæíî çàïèñàòü â
âèäå: ñåëÿ (DFLi > 0) ýíåðãèÿ ïîòðåáëÿåòñÿ èç èñòî÷-
íèêà ïèòàíèÿ, òî êîëè÷åñòâî ýíåðãèè, ïðåîá-
NSTAGE + NSTAGE - ðàçîâàííîé çà öèêë, áóäåò ðàâíî:

å åDFLi = - DFLi , (11) NSTAGE + NSTAGE -

i=1 i=1 å åECYCLE = (12)
DELi = - DELi ,

i=1 i=1

ãäå NSTAGE+ è NSTAGE– – êîëè÷åñòâî ýòàïîâ, â ãäå DELi – èçìåíåíèå ýíåðãèè äðîññåëÿ â òå÷å-
êîòîðûõ ìàãíèòíûé ïîòîê äðîññåëÿ èçìåíÿ- íèå ýòàïà ïðåîáðàçîâàíèÿ, îïðåäåëÿåìîå ïî
åòñÿ, ñîîòâåòñòâåííî, íà ïîëîæèòåëüíóþ ôîðìóëå (8).

(DFLi > 0) è îòðèöàòåëüíóþ (DFLi < 0) âåëè÷èíó. Ôàêòû 1 – 4 è ôîðìóëû (1) – (12) ÿâëÿþòñÿ
îáùèìè äëÿ ëþáîãî òèïà ïðåîáðàçîâàòåëåé ñ
Ôîðìóëà (11) ïîçâîëÿåò îïðåäåëèòü êîëè- îäíèì íàêîïèòåëüíûì äðîññåëåì è ÿâëÿþòñÿ
÷åñòâî ýíåðãèè, ïðåîáðàçîâàííîå â òå÷åíèå îòïðàâíîé òî÷êîé äëÿ àíàëèçà ëþáîé, äàæå
öèêëà. Îäíàêî äëÿ ýòîãî ñëåäóåò âíà÷àëå ñàìîé ñëîæíîé, ñõåìû ñèëîâîé ÷àñòè. Èìåí-
îïðåäåëèòüñÿ ñî çíàêàìè èçìåíåíèÿ ìàãíèò-
íîãî ïîòîêà. Åñëè ñ÷èòàòü, ÷òî ïðè ïîëîæè-

Ýòàï 1 (STAGE1) Äâóõýòàïíûé àëãîðèòì ðàáîòû

Âõîä+ L1 S3 Âûõîä S1 t
S1 + t
VL = VIN – VOUT COUT t
CIN DFL > 0 VOUT S2 t
VIN t
S4 S3
S2 S4 t
– VL(t)
t
+ VIN – VOUT t
S1 t
– VOUT t
CIN t
VIN fL(t) DFL1 DFL2
t
S2 Ýòàï 2 (STAGE2)
–
+ TSTAGE1 TSTAGE2
+ TCYCLE
S1
Âõîä L1 S3 Âûõîä Òðåõýòàïíûé àëãîðèòì ðàáîòû
CIN
VIN VL = –VOUT COUT S1
DFL < 0 VOUT
S2
– S4

S2
–

S3

S4

Ýòàï 3 (STAGE3)

VL(t) VIN – VOUT
+

S3 VOUT

Âõîä L1 COUT Âûõîä fL(t) DFL2
VOUT DFL1
VL = 0
DFL = 0 S4

TSTAGE1 TSTAGE2 TSTAGE3

– TCYCLE

Ðèñóíîê 9. Àëãîðèòìû ðàáîòû ïîíèæàþùå-ïîâûøàþùåé ñõåìû â ðåæèìå óìåíüøåíèÿ íàïðÿæåíèÿ.

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2021 17

íî èõ ìû è áóäåì èñïîëüçîâàòü â ñëåäóþùåé S2 ñèíõðîííî ïåðåêëþ÷àþòñÿ ñ âûñîêîé ÷àñ-
÷àñòè ñòàòüè, âî âðåìÿ àíàëèçà îñîáåííîñòåé òîòîé (Ðèñóíîê 9).  ýòîì ðåæèìå ïîâûøàþ-
ðàáîòû ïîíèæàþùå-ïîâûøàþùåé ñõåìû. ùå-ïîíèæàþùàÿ ñõåìà ðàáîòàåò êàê êëàññè-
÷åñêèé ïîíèæàþùèé ïðåîáðàçîâàòåëü, ïîý-
Ïîíèæàþùàÿ è ïîâûøàþùàÿ ñõåìû òîìó â ýòîì ñëó÷àå âîçìîæíû äâà àëãîðèòìà
ñîäåðæàò âñåãî äâà êëþ÷à, ïîýòîìó âûáîð ðàáîòû, îòëè÷àþùèõñÿ êîëè÷åñòâîì ýòàïîâ.
àëãîðèòìîâ èõ êîììóòàöèè íåâåëèê. Â ýòèõ
ñõåìàõ âîçìîæíî ëèøü ÷åòûðå âàðèàíòà Íà ïåðâîì ýòàïå ïðåîáðàçîâàíèÿ êëþ÷ S1
ñîñòîÿíèÿ êëþ÷åé, â îäíîì èç êîòîðûõ – êîãäà çàìêíóò, à êëþ÷ S2 – ðàçîìêíóò.  ýòîì ñëó÷àå
âñå êëþ÷è çàìêíóòû – ëèáî âõîä (äëÿ ïîíèæà- äðîññåëü ïîäêëþ÷àåòñÿ ìåæäó âõîäîì è âûõî-
þùåé), ëèáî âûõîä (äëÿ ïîâûøàþùåé) çàìû- äîì ïðåîáðàçîâàòåëÿ, è íàïðÿæåíèå íà åãî
êàþòñÿ íàêîðîòêî. Ñîâåðøåííî èíà÷å îáñòî- îáìîòêå ðàâíî ðàçíîñòè âõîäíîãî VIN è
èò äåëî â ïîíèæàþùå-ïîâûøàþùåé ñõåìå. âûõîäíîãî VOUT íàïðÿæåíèé (VL = VIN – VOUT),
Áëàãîäàðÿ íàëè÷èþ ÷åòûðåõ êëþ÷åé, âñåãî ïîä âîçäåéñòâèåì êîòîðîãî åãî ìàãíèòíûé
âîçìîæíî øåñòíàäöàòü âàðèàíòîâ ñîñòîÿíèÿ ïîòîê óâåëè÷èâàåòñÿ íà íåêîòîðóþ óñëîâíî
ñõåìû. Îäíàêî àíàëèç âñåõ âîçìîæíûõ àëãî-
ðèòìîâ ðàáîòû ýòîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ ïðåä- ïîëîæèòåëüíóþ âåëè÷èíó DFL1. Íà âòîðîì
ñòàâëÿåò ëèøü ñóãóáî àêàäåìè÷åñêèé èíòå- ýòàïå ïðåîáðàçîâàíèÿ êëþ÷è S1 è S2 ìåíÿþò
ðåñ. Ìû æå, ðóêîâîäñòâóÿñü îáùèìè ïðèíöè- ñâîå ñîñòîÿíèå, ÷òî ïðèâîäèò ê èçìåíåíèþ
ïàìè èìïóëüñíîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ, ðàññìîò- ïîëÿðíîñòè íàïðÿæåíèÿ íà âûâîäàõ äðîññå-
ðèì ëèøü òå, êîòîðûå ìîæíî ðåàëüíî èñïîëü- ëÿ (VL = –VOUT), âñëåäñòâèå ÷åãî ìàãíèòíûé
çîâàòü íà ïðàêòèêå. Ïðè ýòîì, ÷òîáû íå ïðèâÿ- ïîòîê âîçâðàùàåòñÿ ê ïåðâîíà÷àëüíîìó çíà-
çûâàòüñÿ ê êàêîé-ëèáî êîíêðåòíîé ýëåìåíò-
íîé áàçå, çàìåíèì ðåàëüíûå òðàíçèñòîðû è ÷åíèþ (DFL2 = –DFL1).
äèîäû íà èõ èäåàëèçèðîâàííûå àíàëîãè –
óïðàâëÿåìûå êëþ÷è S1 – S4, êîòîðûå ïåðå- Ïðè ïåðåêëþ÷åíèè êëþ÷åé ïî òàêîìó àëãî-
êëþ÷àþòñÿ ìãíîâåííî è èìåþò íóëåâîå ðèòìó ìàãíèòíûé ïîòîê â äðîññåëå ìîæåò
ñîïðîòèâëåíèå â çàìêíóòîì ñîñòîÿíèè è áåñ- áûòü ðàâåí íóëþ ëèøü â òå÷åíèå íåêîòîðûõ
êîíå÷íî áîëüøîå â ðàçîìêíóòîì. ìîìåíòîâ âðåìåíè (Ðèñóíîê 10). Ïðè ýòîì
ñ÷èòàþò, ÷òî ïðåîáðàçîâàòåëü ðàáîòàåò:
Ðåæèì ïîíèæàþùåãî
ïðåîáðàçîâàòåëÿ ! â áåçðàçðûâíîì ðåæèìå – êîãäà ìàãíèò-
íûé ïîòîê äðîññåëÿ âñåãäà ïîëîæèòåëåí
 ýòîì ðåæèìå êëþ÷ S3, ñîåäèíÿþùèé èëè âñåãäà îòðèöàòåëåí è íèêîãäà íå
ïðàâûé (ïî ñõåìå) âûâîä äðîññåëÿ ñ âûõîä- ðàâåí íóëþ;
íûì êîíäåíñàòîðîì COUT ïîñòîÿííî çàìêíóò,
êëþ÷ S4 ïîñòîÿííî ðàçîìêíóò, à êëþ÷è S1 è ! â ãðàíè÷íîì ðåæèìå – êîãäà ìàãíèòíûé
ïîòîê äðîññåëÿ â íà÷àëå èëè êîíöå êàêîãî-
ëèáî ýòàïà ïðåîáðàçîâàíèÿ äîñòèãàåò
íóëåâîãî çíà÷åíèÿ;

fL(t) Ãðàíè÷íûé Ïðèíóäèòåëüíîé fL(t)
Áåçðàçðûâíûé íåïðåðûâíîé
ïðîâîäèìîñòè

Ðàçðûâíûé

t

t

TSTAGE1 TSTAGE2 TSTAGE1 TSTAGE2 TSTAGE3
TCYCLE
TCYCLE

Ðèñóíîê 10. Ðåæèìû ðàáîòû äðîññåëÿ ïðè ðàçíûõ àëãîðèòìàõ ïåðåêëþ÷åíèé.

18 ÑÒÀÒÜÈ

! â ðåæèìå ïðèíóäèòåëüíîé íåïðåðûâíîé Ïðîàíàëèçèðóåì ïîëó÷åííûå ôîðìóëû.
ïðîâîäèìîñòè – êîãäà ìàãíèòíûé ïîòîê â Âî-ïåðâûõ, äðîññåëü L1 ó íàñ ñîäåðæèò òîëüêî
äðîññåëÿ ìåíÿåò ñâîé çíàê íà ïðîòÿæåíèè îäíó îáìîòêó, ïîýòîìó êîëè÷åñòâî âèòêîâ, ó÷àñ-
êàæäîãî ýòàïà ïðåîáðàçîâàíèÿ. òâóþùèõ â ïðîöåññå ïðåîáðàçîâàíèÿ, íà âñåõ
ýòàïàõ áóäåò îäèíàêîâî (NL1 = NL2 = NL3 = …).
Åñëè â ìîìåíò, êîãäà ìàãíèòíûé ïîòîê Ýòî çíà÷èò, ÷òî ïðî çíàìåíàòåëè â ôîðìóëàõ
â äðîññåëå ñòàíåò ðàâíûì íóëþ, ðàçîìêíóòü (13) è (14) ìîæíî çàáûòü. Âî-âòîðûõ, òðåòüå
êëþ÷è S1 è S2, òî ñõåìó ìîæíî ïåðåâåñòè ñëàãàåìîå â ôîðìóëå (13) ðàâíî íóëþ, âåäü íà
â ðàçðûâíûé ðåæèì ðàáîòû.  ýòîì ñëó÷àå òðåòüåì ýòàïå äðîññåëü ôèçè÷åñêè îòêëþ÷åí
â àëãîðèòìå ïðåîáðàçîâàíèÿ ïîÿâëÿåòñÿ îò ñõåìû. À åñëè èç ôîðìóëû (13) óäàëèòü
äîïîëíèòåëüíûé òðåòèé ýòàï, íà ïðîòÿæåíèè òðåòüå ñëàãàåìîå, òî îíà íè÷åì íå áóäåò îòëè-
êîòîðîãî äðîññåëü îòêëþ÷åí îò ñõåìû è íå ÷àòüñÿ îò ôîðìóëû (14). Òàêèì îáðàçîì, ïîñëå
ó÷àñòâóåò â ïðîöåññå ïðåîáðàçîâàíèÿ. Îáðà- íåñëîæíûõ ìàòåìàòè÷åñêèõ ïðåîáðàçîâàíèé,
òèòå âíèìàíèå, ÷òî ðàçîìêíóòü îáà êëþ÷à S1 ïîëó÷èì ôîðìóëó, ïîçâîëÿþùóþ ñâÿçàòü âõîä-
è S2 ìîæíî òîëüêî ïîñëå ïîëíîãî ðàçðÿäà íîå è âûõîäíîå íàïðÿæåíèÿ ñõåìû, ðàáîòàþ-
äðîññåëÿ, â ïðîòèâíîì ñëó÷àå – êîãäà íå ùåé â ýòîì ðåæèìå:
áóäåò ïóòè äëÿ ïðîòåêàíèÿ òîêà, ñâÿçàííîãî ñ
ìàãíèòíûì ïîëåì, – ýíåðãèÿ, ñîäåðæàùàÿñÿ VOUT = VIN T STAGE 1 . (15)
â äðîññåëå, ïåðåéäåò â îñòàëüíûå ýëåìåíòû
ñõåìû èëè îêðóæàþùåå ïðîñòðàíñòâî ïî T +TSTAGE1 STAGE 2
òðóäíîïðåäñêàçóåìîìó ïóòè.
Ðåæèì ïîâûøàþùåãî
Òðåõýòàïíûé àëãîðèòì ðàáîòû ïðåîáðàçî- ïðåîáðàçîâàòåëÿ
âàòåëÿ îáåñïå÷èâàåòñÿ àâòîìàòè÷åñêè ïðè
èñïîëüçîâàíèè â êà÷åñòâå êëþ÷à S2 íåóïðàâ- Åñëè ïîääåðæèâàòü êëþ÷ S1 ïîñòîÿííî
ëÿåìîãî äèîäà.  ýòîì ñëó÷àå ïîñëå ðàçðÿäà âêëþ÷åííûì, êëþ÷ S2 – ïîñòîÿííî âûêëþ÷åí-
äðîññåëÿ äèîä îêàæåòñÿ ïîä îòðèöàòåëüíûì íûì, à âõîäíîå íàïðÿæåíèå èçìåíÿòü ïóòåì
íàïðÿæåíèåì, è äî ñëåäóþùåãî âêëþ÷åíèÿ âûñîêî÷àñòîòíîé êîììóòàöèè êëþ÷åé S3 è
êëþ÷à S1 ñõåìà áóäåò íàõîäèòüñÿ íà òðåòüåì S4, òî ñõåìà ïðåâðàòèòñÿ â êëàññè÷åñêèé
ýòàïå ïðåîáðàçîâàíèÿ. Åñëè æå â êà÷åñòâå ïîâûøàþùèé ïðåîáðàçîâàòåëü (Ðèñóíîê 11).
êëþ÷åé S1 è S2 èñïîëüçóþòñÿ óïðàâëÿåìûå Òàê æå, êàê è â ïîíèæàþùåì âàðèàíòå, âîç-
MOSFET, òî ïåðåéòè â òðåòèé ýòàï ïðåîáðà- ìîæíû òðè ñîñòîÿíèÿ ñõåìû è äâà àëãîðèòìà
çîâàíèÿ ìîæíî òîëüêî ïóòåì ïðèíóäèòåëüíî- ðàáîòû.
ãî âûêëþ÷åíèÿ òðàíçèñòîðà, ñîîòâåòñòâóþ-
ùåãî êëþ÷ó S2, â ìîìåíò, êîãäà ìàãíèòíûé Íà ïåðâîì ýòàïå ïðåîáðàçîâàíèÿ êëþ÷ S4
ïîòîê (è, ñîîòâåòñòâåííî, òîê äðîññåëÿ) äîñ- çàìêíóò, à êëþ÷ S3 ðàçîìêíóò.  ýòîì ñëó÷àå
òèãíóò íóëåâîãî çíà÷åíèÿ. íà îáìîòêå äðîññåëÿ L1 ïðèñóòñòâóåò óñëîâ-
íî ïîëîæèòåëüíîå íàïðÿæåíèå (VL = VIN), è
Îïðåäåëèì ðåãóëèðîâî÷íóþ õàðàêòåðèñ- åãî ìàãíèòíûé ïîòîê èçìåíÿåòñÿ íà óñëîâíî
òèêó ïðåîáðàçîâàòåëÿ äëÿ ýòèõ àëãîðèòìîâ, ïîëîæèòåëüíóþ âåëè÷èíó. Íà âòîðîì ýòàïå
âîñïîëüçîâàâøèñü ôîðìóëàìè (7) è (10). Äëÿ ïðåîáðàçîâàíèÿ äðîññåëü L1 ïîäêëþ÷àåò-
àëãîðèòìà, ñîñòîÿùåãî èç òðåõ ýòàïîâ: ñÿ ê êîíäåíñàòîðàì CIN è COUT è, èç-çà òîãî
÷òî âûõîäíîå íàïðÿæåíèå VOUT áîëüøå
VIN - VOUT T STAGE 1+ - VOUT TSTAGE 2 + âõîäíîãî VIN, ïîëÿðíîñòü íàïðÿæåíèÿ íà
NL1 NL2 äðîññåëå èçìåíèòñÿ (VL = VIN – VOUT), ÷òî
(13) ïðèâåäåò ê óìåíüøåíèþ ìàãíèòíîãî ïîòîêà
0 äî ïåðâîíà÷àëüíîãî çíà÷åíèÿ. Åñëè â
+ NL3 TSTAGE 3 = 0. ìîìåíò, êîãäà ìàãíèòíûé ïîòîê ñòàíåò ðàâ-
íûì íóëþ, ðàçîìêíóòü êëþ÷è S3 è S4, òî
Äëÿ àëãîðèòìà, ñîñòîÿùåãî èç äâóõ ýòàïîâ: ñõåìà ïåðåéäåò â ðàçðûâíûé ðåæèì, à àëãî-
ðèòì ïðåîáðàçîâàíèÿ áóäåò ñîñòîÿòü èç
VIN - VOUT T STAGE 1+ - VOUT T STAGE = 0. (14) òðåõ ýòàïîâ.
NL1 NL2
2

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2021 19

Ýòàï 1 (STAGE1) Äâóõýòàïíûé àëãîðèòì ðàáîòû

Âõîä+ L1 S3 Âûõîä S1 t
S1 + t
VL = VIN COUT t
CIN DFL > 0 VOUT S2 t
VIN S3 t
S4 S4
S2 VL(t) t
– VIN VIN – VOUT
– DFL1 DFL2 t
+ t
S1 fL(t) t
t
CIN Ýòàï 2 (STAGE2) t
VIN
+ TSTAGE1 TSTAGE2 t
S2
– TCYCLE

+Âõîä L1 S3 Âûõîä Òðåõýòàïíûé àëãîðèòì ðàáîòû
S1
VL = VIN – VOUT COUT S1
CIN DFL < 0 VOUT
VIN
S4
S2
– S2
–

S3

S4

Ýòàï 3 (STAGE3)

VL(t) VIN
+

S3 VIN – VOUT

Âõîä L1 COUT Âûõîä fL(t) DFL2
VOUT DFL1
VL = 0
DFL = 0 S4

TSTAGE1 TSTAGE2 TSTAGE3

– TCYCLE

Ðèñóíîê 11. Àëãîðèòìû ðàáîòû ïîíèæàþùå-ïîâûøàþùåé ñõåìû â ðåæèìå ïîâûøàþùåãî
ïðåîáðàçîâàòåëÿ.

Ðàñïèøåì ôîðìóëó (10) äëÿ ýòîãî ñëó÷àÿ. Ïðèìåíèâ òàêèå æå ðàññóæäåíèÿ è âûïîë-
Äëÿ àëãîðèòìà, ñîñòîÿùåãî èç òðåõ ýòàïîâ: íèâ òå æå ïðåîáðàçîâàíèÿ, ÷òî è äëÿ ôîðìóë
(13) è (14), ïîëó÷èì:

VIN T STAGE 1+ VIN - VOUT TSTAGE 2 + VOUT = VIN T +TSTAGE1 STAGE 2 . (18)
NL1 NL2 TSTAGE 2
(16)
0
+ NL3 TSTAGE 3 = 0.

Äëÿ àëãîðèòìà, ñîñòîÿùåãî èç äâóõ ýòàïîâ: Àëãîðèòìû ðàáîòû ñ «êîíñåðâà-
öèåé» äðîññåëÿ
VIN T STAGE 1+ VIN - VOUT TSTAGE 2 = 0. (17)
NL1 NL2 Íàëè÷èå ÷åòûðåõ óïðàâëÿåìûõ êëþ÷åé
ïîçâîëÿåò ðåàëèçîâàòü åùå îäèí ýòàï ïðåîá-
ðàçîâàíèÿ, êîòîðûé â êëàññè÷åñêèõ ïîíèæàþ-
ùåé è ïîâûøàþùåé ñõåìàõ áûë íåâîçìîæåí.

20 ÑÒÀÒÜÈ

Åñëè çàìêíóòü îäíîâðåìåííî êëþ÷è S2 è S4, íà âûâîäàõ äðîññåëÿ áóäåò ðàâíî íóëþ, ÷òî
îñòàâèâ ïðè ýòîì ðàçîìêíóòûìè êëþ÷è S1 è îáåñïå÷èò ñîõðàííîñòü ýíåðãèè â íåì äî
S3, òî äðîññåëü L1 îêàæåòñÿ çàêîðî÷åííûì. ìîìåíòà ðàçìûêàíèÿ êëþ÷åé S2 èëè S3.
Ýòî çíà÷èò, ÷òî ïîêà êëþ÷è S2 è S4 áóäóò
çàìêíóòûìè, íåçàâèñèìî îò êîëè÷åñòâà ýíåð- Êîíå÷íî, âñå ýòî ëèøü òåîðèÿ, âåäü è
ãèè, ïðèñóòñòâîâàâøåé â ìàãíèòîïðîâîäå êëþ÷è è îáìîòêà äðîññåëÿ èìåþò ñîïðîòèâ-
äðîññåëÿ â ìîìåíò ïåðåõîäà â ýòî ñîñòîÿíèå, ëåíèÿ, íà êîòîðûõ áóäåò ðàññåèâàòüñÿ ÷àñòü
áóäåò îáåñïå÷åí ïóòü äëÿ ïðîòåêàíèÿ ýëåêòðè- íàêîïëåííîé ýíåðãèè. È åñëè äðîññåëü äîñ-
÷åñêîãî òîêà, à, ñëåäîâàòåëüíî, è äëÿ ïîääåð- òàòî÷íî äîëãî äåðæàòü â ýòîì ñîñòîÿíèè, òî
æàíèÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ. Ïðè ýòîì íàïðÿæåíèå ðàíî èëè ïîçäíî åãî òîê ñòàíåò ðàâíûì íóëþ.
Îäíàêî ïðè ìàëûõ ñîïðîòèâëåíèÿõ êëþ÷åé è

Ýòàï 1 (STAGE1) Ýòàï 2 (STAGE2)

+ ++ +

S1Âõîä L1 S3 Âûõîä S1 L1 S3 Âûõîä
CIN Âõîä
VIN VL = VIN – VOUT COUT CIN VL = 0 COUT
DFL > 0 VOUT VIN DFL = 0 VOUT
S2
S4 S2 S4
–
–– –

Ýòàï 3 (STAGE3) Ýòàï 4 (STAGE4)

+ ++ +

Âõîä S1 L1 S3 Âûõîä S1 L1 S3 Âûõîä
CIN Âõîä
VIN VL = –VOUT COUT CIN VL = 0 COUT
DFL < 0 VOUT VIN DFL = 0 VOUT
S2
S4 S2 S4
–
–– –

S1 VIN – VOUT t
S2 t
S3 t
S4 t
VL(t) t

DFL2 = 0 VOUT t
DFL3
fL(t) DFL1

TSTAGE1 TSTAGE2 TSTAGE3 DFL4 = 0
TSTAGE4

TCYCLE

Ðèñóíîê 12. ×åòûðåõýòàïíûé àëãîðèòì ðàáîòû ïîíèæàþùå-ïîâûøàþùåé ñõåìû â ðåæèìå
óìåíüøåíèÿ íàïðÿæåíèÿ.

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2021 21

îáìîòêè, à òàêæå ïðè çàìûêàíèè íà íåïðî- íåìíîãî äðóãîì âèäå. Ôîðìóëó (15) ìîæíî
äîëæèòåëüíîå âðåìÿ ìîæíî ñ÷èòàòü, ÷òî ïåðåïèñàòü â âèäå:
äðîññåëü áóäåò «çàêîíñåðâèðîâàí» íà íåêî-
òîðîå âðåìÿ, è ïîñëå âûõîäà èç ýòîãî ñîñòîÿ- é TSTAGE1 ù
íèÿ åãî ìàãíèòíûé ïîòîê áóäåò òàêèì æå, êàê è ê ú
â ìîìåíò âõîäà â íåãî. VOUT = VIN ê TSTAGE 2 (20)
êëê1 + TSTAGE1 ú.
Ýëåêòðè÷åñêèå ïðîöåññû, ïðîèñõîäÿùèå ú
â ñèëîâîé ÷àñòè â ýòîì ðåæèìå, âî ìíîãîì TSTAGE 2
àíàëîãè÷íû ïðîöåññàì, ïðîèñõîäÿùèì ïðè úû
«êëàññè÷åñêèõ» àëãîðèòìàõ ðàáîòû.  êà÷åñ-
òâå ïðèìåðà ðàññìîòðèì ìîäèôèöèðîâàí- à ôîðìóëó (18):
íûé äâóõýòàïíûé àëãîðèòì ïðåîáðàçîâàíèÿ
ñõåìû, ðàáîòàþùåé â ðåæèìå ïîíèæåíèÿ VOUT = é TSTAGE 1 ù . (21)
íàïðÿæåíèÿ, â êîòîðîì ïîäîáíûå «ïàóçû» â VIN ê1+ TSTAGE 2 ú
ðàáîòå ñèëîâîé ÷àñòè âñòàâëåíû ïîñëå êàæ- û
äîãî àêòèâíîãî ýòàïà (Ðèñóíîê 12). Â ýòîì ë
ñëó÷àå ïåðâûé è òðåòèé ýòàïû ïðåîáðàçîâà-
íèÿ ÿâëÿþòñÿ «àêòèâíûìè» – â ýòî âðåìÿ ïðî- Â ôîðìóëàõ (20) è (21) ïðèñóòñòâóåò ñîîò-
èñõîäèò èçìåíåíèå ìàãíèòíîãî ïîòîêà, à âòî- íîøåíèå TSTAGE1/TSTAGE2. Íàñêîëüêî îíî
ðîé è ÷åòâåðòûé – «ïàññèâíûìè», ïîñêîëüêó ìîæåò áûòü áîëüøèì èëè ìàëûì? Èç-çà íåè-
â ýòî âðåìÿ êîëè÷åñòâî ýíåðãèè â äðîññåëå äåàëüíîñòè ðåàëüíûõ êîìïîíåíòîâ, â ïåðâóþ
îñòàåòñÿ ïîñòîÿííûì. î÷åðåäü, èç-çà êîíå÷íîãî âðåìåíè èõ ïåðå-
êëþ÷åíèÿ, íè çíà÷åíèå TSTAGE1, íè çíà÷åíèå
Ôîðìóëà (10) äëÿ ýòîãî ñëó÷àÿ áóäåò TSTAGE2 íå ìîæåò áûòü áåñêîíå÷íî ìàëûì.
èìåòü âèä: Ïóñòü ìèíèìàëüíîå çíà÷åíèå TSTAGE1 è TSTAGE2
ðàâíî 5% îò äëèòåëüíîñòè öèêëà ïðåîáðàçî-
âàíèÿ TCYCLE, ðàâíîé ñóììå äëèòåëüíîñòåé
àêòèâíûõ ýòàïîâ:

VIN - VOUT T STAGE 1+ 0 TSTAGE 2 + TCYCLE = TSTAGE1 + TSTAGE 2. (22)
NL1 NL2
(19)
- VOUT 0
+ NL3 TSTAGE 3 + NL 4 TSTAGE 4 = 0. Ýòî çíà÷èò, ÷òî â ðåàëüíûõ ñõåìàõ ñîîòíî-
øåíèå TSTAGE1/TSTAGE2 ìîæåò íàõîäèòüñÿ â
Ïîñëå âñåõ ïðåîáðàçîâàíèé îêîí÷àòåëü- äèàïàçîíå (1/19) …19. Ïðè áîëüøèõ èëè ìåíü-
íûé âèä ôîðìóëû (19) íè÷åì íå áóäåò îòëè- øèõ çíà÷åíèÿõ ýòîãî ñîîòíîøåíèÿ ðåàëèçî-
÷àòüñÿ îò ôîðìóëû (15). Ïîýòîìó ïðàêòè÷åñ- âàòü èìïóëüñíûé ïðåîáðàçîâàòåëü ñ õîðîøè-
êàÿ ïîëüçà îò ââåäåíèÿ ïîäîáíûõ «ïàóç» ìè õàðàêòåðèñòèêàìè óæå áóäåò êðàéíå
ìîæåò áûòü, íàâåðíîå, òîëüêî ïðè ðàáîòå çàòðóäíèòåëüíî.
ñõåìû ïðè íåáîëüøèõ íàãðóçêàõ, ïîñêîëüêó
îíè ïîçâîëÿò óìåíüøèòü êîëè÷åñòâî ïðåîá-  ýòîì ñëó÷àå ïðè ðàáîòå â ðåæèìå ïîíè-
ðàçóåìîé ýíåðãèè. æåíèÿ ìàêñèìàëüíîå íàïðÿæåíèå íà âûõîäå

Òî÷íî òàêàÿ æå ñèòóàöèÿ áóäåò è ïðè ââå- VOUT
äåíèè òàêèõ «ïàóç» ïðè ðàáîòå ñõåìû â ðåæè-
ìå óâåëè÷åíèÿ íàïðÿæåíèÿ. Âûõîäíîå 1.05VOUT
íàïðÿæåíèå â ýòîì ñëó÷àå áóäåò îïðåäåëÿòü- VOUT
ñÿ ôîðìóëîé (18) è íå áóäåò çàâèñåòü îò äëè-
òåëüíîñòè ýòàïîâ ñ íóëåâûì èçìåíåíèåì 0.95VOUT
ìàãíèòíîãî ïîòîêà â äðîññåëÿ.
Ðåæèì Ðåæèì
«Àíòèèíâåðòèðóþùèé» ðåæèì óâåëè÷åíèÿ óìåíüøåíèÿ
íàïðÿæåíèÿ íàïðÿæåíèÿ
Äàâàéòå ïîñìîòðèì âíèìàòåëüíî íà ôîð-
ìóëû (15) è (18) è ïîïðîáóåì ðàçîáðàòüñÿ, 0.95VOUT 1.05VOUT VIN
÷òî ñ íèìè íå òàê. Äëÿ íà÷àëà çàïèøåì èõ â
Ðèñóíîê 13. Çàâèñèìîñòü âûõîäíîãî íàïðÿ-
æåíèÿ îò âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ ïîâûøàþùå-
ïîíèæàþùåé ñõåìû ïðè ðàáîòå òîëüêî â ðåæè-
ìàõ óâåëè÷åíèÿ è óìåíüøåíèÿ íàïðÿæåíèÿ.

22 ÑÒÀÒÜÈ

Ýòàï 1 (STAGE1)

+Âõîä L1 S3 Âûõîä+ t
S1 S1 t
VL = VIN COUT S2 t
CIN DFL > 0 VOUT S3 t
VIN S4 t
S4
S2 – VL(t) t
Ýòàï 2 (STAGE2) VIN VOUT
– + fL(t) DFL1 DFL2

+Âõîä L1 S3 Âûõîä– TSTAGE1 TSTAGE2
S1
VL = –VOUT COUT TCYCLE
CIN DFL < 0 VOUT
VIN
S4
S2

–

Ðèñóíîê 14. Àëãîðèòì ðàáîòû ïîíèæàþùå-ïîâûøàþùåé ñõåìû â ðåæèìå íåèíâåðòèðóþùåãî
ïðåîáðàçîâàòåëÿ.

ñõåìû, êîòîðîå ìîæåò áûòü ïðåîáðàçîâàíî Çàïèøåì ôîðìóëó (10) äëÿ ýòîãî ñëó÷àÿ:
èç âõîäíîãî (ïðè TSTAGE1/TSTAGE2 = 19), ðàâíî:

VOUT = VIN 19 = 0.95VIN . (23) VIN TSTAGE 1 + - VOUT TSTAGE 2 = 0. (25)
+ 19 NL1 NL2
1

 ðåæèìå ïîâûøåíèÿ îãðàíè÷åíèå áóäåò Âûïîëíèâ âñå íåîáõîäèìûå ïðåîáðàçîâà-
íàêëàäûâàòüñÿ íà ìèíèìàëüíîå íàïðÿæå- íèÿ, ïîëó÷èì ôîðìóëó, ñâÿçûâàþùóþ âõîä-
íèå, êîòîðîå ìîæåò áûòü ïðåîáðàçîâàíî èç íîå è âûõîäíîå íàïðÿæåíèÿ:
âõîäíîãî. Ïðè ìèíèìàëüíîì ñîîòíîøåíèè
äëèòåëüíîñòåé àêòèâíûõ èíòåðâàëîâ VOUT = VIN TSTAGE1 . (26)
(TSTAGE1/TSTAGE2 = 1/19): TSTAGE 2

VOUT = VIN ëêé1 + 1 ù = 1.053VIN . (24) Îáðàòèòå âíèìàíèå, ÷òî äëÿ ýòîãî ðåæèìà
19 ûú ðàáîòû, êîãäà âõîäíîå íàïðÿæåíèå íàõîäèòñÿ
â «íåóäîáíîì» äèàïàçîíå (0.95…1.05)VOUT,
Òî åñòü, êîãäà âõîäíîå íàïðÿæåíèå áóäåò äëèòåëüíîñòè ïåðâîãî è âòîðîãî ýòàïà ïðåîá-
íàõîäèòüñÿ â äèàïàçîíå VIN = (0.95…1.05)VOUT, ðàçîâàíèé ïðèáëèçèòåëüíî îäèíàêîâû
îáåñïå÷èòü òî÷íîå ïîääåðæàíèå íàïðÿæåíèÿ
VOUT áóäåò äîñòàòî÷íî ïðîáëåìàòè÷íî (Ðèñó- (TSTAGE1/TSTAGE2 » 1). Òî åñòü, êîãäà âõîäíîå
íîê 13).  ýòîì ñëó÷àå åñòü ñìûñë èñïîëüçî- íàïðÿæåíèå íóæíî èçìåíèòü ñîâñåì ÷óòü-
âàòü àëãîðèòì ðàáîòû, ïðè êîòîðîì íà ïåðâîì ÷óòü, ïîâûøàþùå-ïîíèæàþùóþ ñõåìó ìîæíî
ýòàïå ïðåîáðàçîâàíèÿ äðîññåëü L1 ñ ïåðåâåñòè â ýòîò ðåæèì, à êîãäà íåîáõîäèìî
ïîìîùüþ êëþ÷åé S1 è S4 ïîäêëþ÷àåòñÿ ê âõîä- èçìåíÿòü âõîäíîå íàïðÿæåíèå íà çíà÷èòåëü-
íîìó êîíäåíñàòîðó CIN, à íà âòîðîì ñ íóþ âåëè÷èíó – òîãäà ìîæíî ðàáîòàòü â êëàñ-
ïîìîùüþ êëþ÷åé S2 è S3 – ê âûõîäíîìó COUT ñè÷åñêèõ ïîíèæàþùåì èëè ïîâûøàþùåì
(Ðèñóíîê 14). ðåæèìàõ.

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2021 23

Òî÷íî â òàêîì æå ðåæèìå ðàáîòàþò èíâåð- ëè, ôàêòè÷åñêè, èç äâóõ àêòèâíûõ ýòàïîâ, íà
òèðóþùèå ïðåîáðàçîâàòåëè, ïîýòîìó íå çðÿ îäíîì èç êîòîðûõ ìàãíèòíûé ïîòîê â äðîññå-
ýòà ÷àñòü ñòàòüè íàçâàíà «àíòèèíâåðòèðóþ-
ùèé ðåæèì». Ðàçíèöà çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî ëå óâåëè÷èâàëñÿ íà íåêîòîðóþ âåëè÷èíó DFL,
êëàññè÷åñêèé èíâåðòèðóþùèé ïðåîáðàçîâà- à íà âòîðîì óìåíüøàëñÿ íà òó æå âåëè÷èíó.
òåëü ñîäåðæèò âñåãî äâà êëþ÷à, è äëÿ òîãî, Äîáàâëåíèå ðàçëè÷íîãî âèäà «ïàóç», âî
÷òîáû äðîññåëü ìîã îòäàâàòü íàêîïëåííóþ âðåìÿ êîòîðûõ ìàãíèòíûé ïîòîê â äðîññåëå
ýíåðãèþ, ïîëÿðíîñòü âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ íå èçìåíÿåòñÿ, âîçìîæíî, âûãëÿäèò êðàñèâî,
â èíâåðòèðóþùåì ïðåîáðàçîâàòåëå äîëæíà íî ïðàêòè÷åñêîé ïîëüçû îò ðåæèìîâ íåìíîãî.
áûòü îáðàòíîé âõîäíîìó íàïðÿæåíèþ. À â Îäíàêî ñõåìîòåõíèêà ïîâûøàþùå-ïîíèæàþ-
ïîíèæàþùå-ïîâûøàþùåé ñõåìå ÷åòûðå ùåé ñõåìû ïîçâîëÿåò ðàáîòàòü è ïî áîëåå
êëþ÷à ìîãóò áåç ïðîáëåì îáåñïå÷èòü êîììó- ñëîæíûì àëãîðèòìàì, ñîäåðæàùèì áîëüøå
òàöèþ äðîññåëÿ òàêèì îáðàçîì, ÷òîáû ïîëÿð- äâóõ àêòèâíûõ ýòàïîâ.  ÷àñòíîñòè, ïîäîáíûå
íîñòü âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ âñåãäà áûëà àëãîðèòìû ðåàëèçîâàíû â ìèêðîñõåìàõ
òàêîé æå, êàê è âõîäíîãî. MAX20343/MAX20344, ðàçðàáîòàííûõ êîì-
ïàíèåé Maxim Integrated.
Ðåæèì ñ òðåìÿ àêòèâíûìè ýòàïàìè
 ýòîì ñëó÷àå íà ïåðâîì ýòàïå äðîññåëü
Âñå ðàññìîòðåííûå âûøå àëãîðèòìû ðàáî- L1 ñ ïîìîùüþ êëþ÷åé S1 è S4 ïîäêëþ÷àåòñÿ ê
òû ïîâûøàþùå-ïîíèæàþùåé ñõåìû ñîñòîÿ- âõîäíîìó êîíäåíñàòîðó CIN, ïðè ýòîì åãî ìàã-
íèòíûé ïîòîê óâåëè÷èâàåòñÿ íà íåêîòîðóþ

Ýòàï 1 (STAGE1)

+ +
S1
Âõîä L1 S3 Âûõîä
CIN
VIN VL = VIN COUT S1
DFL > 0 VOUT
S2
– S4

+ – S2 t
S1 t
Ýòàï 2 (STAGE2) S3 t
CIN t
VIN S4 VIN VIN – VOUT
+ t
S2 L1 Âûõîä
–Âõîä VL = VIN – VOUT VL(t) VIN > VOUT VIN = VOUT VOUT
S3 VIN < VOUT
+
S1 COUT
VOUT
CIN
VIN S4

S2 Ýòàï 3 (STAGE3) – fL(t) DFL1 t
– + TSTAGE1
TSTAGE2 TSTAGE3
TCYCLE

Âõîä L1 S3 Âûõîä

VL = –VOUT COUT
DFL < 0 VOUT

S4

–

Ðèñóíîê 15. Àëãîðèòì ðàáîòû ïîíèæàþùå-ïîâûøàþùåé ñõåìû ñ òðåìÿ àêòèâíûìè ýòàïàìè.

24 ÑÒÀÒÜÈ

âåëè÷èíó DFL, è â åãî ìàãíèòíîì ïîëå íàêàï- íà ìîìåíò íà÷àëà âòîðîãî ýòàïà ïðåîáðàçî-
ëèâàåòñÿ íåêîòîðîå êîëè÷åñòâî ýíåðãèè. Íà âàíèÿ â äðîññåëå ñóùåñòâîâàë òîê, íàïðè-
òðåòüåì èíòåðâàëå äðîññåëü ñ ïîìîùüþ êëþ- ìåð, íàïðàâëåííûé îò âõîäà ïðåîáðàçîâàòå-
÷åé S2 è S4 ïîäêëþ÷àåòñÿ ê âûõîäíîìó êîí- ëÿ ê åãî âûõîäó, òî åãî íàëè÷èå ïðèâåäåò ê
äåíñàòîðó COUT, è âåñü îñòàòîê íàêîïëåííîé ïåðåìåùåíèþ ýíåðãèè èç êîíäåíñàòîðà CIN â
ýíåðãèè ïåðåäàåòñÿ â ýòîò êîíäåíñàòîð (è êîíäåíñàòîð COUT, èç-çà ÷åãî íàïðÿæåíèÿ íà
íàãðóçêó). Èçìåíåíèå ìàãíèòíîãî ïîòîêà íà íèõ íà÷íóò èçìåíÿòüñÿ.

ýòîì èíòåðâàëå DFL3 âñåãäà îòðèöàòåëüíî. À Åñëè TSTAGE1 ¹ TSTAGE3, âûõîäíîå íàïðÿæå-
âîò íà âòîðîì – ïðîìåæóòî÷íîì – èíòåðâàëå íèå óæå íà÷íåò çàâèñåòü è îò äëèòåëüíîñòè
äðîññåëü ñ ïîìîùüþ êëþ÷åé S1 è S3 ïîäêëþ- âòîðîãî ýòàïà TSTAGE2. Ïðè ýòîì ñàì õàðàêòåð
÷àåòñÿ îäíîâðåìåííî è ê âõîäíîìó, è ê âûõîä- ðàáîòû ñõåìû (óâåëè÷åíèå èëè óìåíüøåíèå
íîìó êîíäåíñàòîðàì. È âîò òóò õàðàêòåð èçìå- íàïðÿæåíèÿ) íå èçìåíèòñÿ, íî àáñîëþòíûé
íåíèÿ ìàãíèòíîãî ïîòîêà â äðîññåëå áóäåò êîýôôèöèåíò ïåðåäà÷è ñõåìû ïî íàïðÿæå-
çàâèñåòü óæå îò ñîîòíîøåíèÿ âõîäíîãî VIN è íèþ ñòàíåò çàâèñèì îò TSTAGE2. Ïðè ìàëûõ
âûõîäíîãî VOUT íàïðÿæåíèé. çíà÷åíèÿõ TSTAGE2 êîýôôèöèåíò ïåðåäà÷è
ñõåìû ïî íàïðÿæåíèþ áóäåò îïðåäåëÿòüñÿ
Åñëè âõîäíîå íàïðÿæåíèå áîëüøå âûõîä- òî÷íî òàê æå, êàê è â ñëó÷àå ðàáîòû ñõåìû â
íîãî (VIN > VOUT), òî ìàãíèòíûé ïîòîê ïðîäîë- «àíòèèíâåðòèðóþùåì» ðåæèìå – ñîîòíîøå-
æèò óâåëè÷èâàòüñÿ, äîáàâëÿÿ ýíåðãèþ â ìàã- íèåì TSTAGE1/TSTAGE3. Íî ïî ìåðå óâåëè÷åíèÿ
íèòíîå ïîëå (Ðèñóíîê 15). Åñëè âõîäíîå TSTAGE2 âûõîäíîå íàïðÿæåíèå âñå áîëüøå
íàïðÿæåíèå ìåíüøå âûõîäíîãî (VIN < VOUT), áóäåò ïðèáëèæàòüñÿ ê âõîäíîìó.
òî ìàãíèòíûé ïîòîê íà÷íåò óìåíüøàòüñÿ è
äðîññåëü íà÷íåò îòäàâàòü íàêîïëåííóþ ýíåð- Òàêèì îáðàçîì, êîãäà öèêë ïðåîáðàçîâà-
ãèþ â âûõîäíûå öåïè. À åñëè âõîäíîå è íèÿ ïîâûøàþùå-ïîíèæàþùåé ñõåìû ñîñòî-
âûõîäíîå íàïðÿæåíèÿ ðàâíû (VIN = VOUT), òî èò èç òðåõ àêòèâíûõ ýòàïîâ, ïîÿâëÿåòñÿ
êîëè÷åñòâî ýíåðãèè â äðîññåëå íå èçìåíèòñÿ. äîïîëíèòåëüíàÿ âîçìîæíîñòü ðåãóëèðîâà-
íèÿ âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ: ãðóáàÿ óñòàíîâêà
Çàïèøåì ôîðìóëó (10) äëÿ ýòîãî ñëó÷àÿ: ìîæåò áûòü îñóùåñòâëåíà ïóòåì óñòàíîâêè
ñîîòíîøåíèÿ TSTAGE1/TSTAGE3, òàê, ÷òîáû
VIN T STAGE 1+ VIN - VOUT TSTAGE 2 + âûõîäíîå íàïðÿæåíèå áûëî íåñêîëüêî áîëü-
NL1 NL2 øå íîìèíàëüíîãî çíà÷åíèÿ, à áîëåå òî÷íàÿ
(27) óæå áóäåò îñóùåñòâëÿòüñÿ ïóòåì ðåãóëèðîâà-
- VOUT íèÿ äëèòåëüíîñòè TSTAGE2.
+ NL3 TSTAGE 3 = 0.
Çàêëþ÷åíèå
Ïîñëå âñåõ íåîáõîäèìûõ ïðåîáðàçîâàíèé
ôîðìóëà (27) áóäåò èìåòü âèä: Âîçìîæíîñòü ðàáîòû îäíîé è òîé æå ñõåìû
â ðàçíûõ ðåæèìàõ, íà ñàìîì äåëå, ñîçäàåò
VOUT = VIN T +TSTAGE1 STAGE 2 . (28) áîëüøå âîïðîñîâ, ÷åì îòâåòîâ. Íàïðèìåð,
T +TSTAGE 3 STAGE 2 ïî÷åìó íåëüçÿ ðàáîòàòü òîëüêî â «àíòèèíâåð-
òèðóþùåì» ðåæèìå, êîòîðûé, ñóäÿ ïî ôîðìó-
Ïîïðîáóåì ïîíÿòü, ÷òî ïðîèçîøëî ïîñëå ëå (26), ìîæåò îáåñïå÷èòü ëþáîå âûõîäíîå
äîáàâëåíèÿ òðåòüåãî ýòàïà. Âî-ïåðâûõ, ïðè íàïðÿæåíèå, â òîì ÷èñëå è ðàâíîå âõîäíîìó?
ðàâåíñòâå äëèòåëüíîñòåé ïåðâîãî è òðåòüåãî Ê ñ÷àñòüþ, îòâåò íà ýòîò âîïðîñ èçâåñòåí – â
èíòåðâàëîâ (TSTAGE1 = TSTAGE3) âûõîäíîå ýòîì ñëó÷àå ïîòðåáóåòñÿ äðîññåëü áîëüøåãî
íàïðÿæåíèå áóäåò ðàâíî âõîäíîìó è íå áóäåò ðàçìåðà, ÷åì â ïîíèæàþùåì è ïîâûøàþùåì
çàâèñåòü îò äëèòåëüíîñòè ïðîìåæóòî÷íîãî ðåæèìå (âåäü â ýòîì ðåæèìå ñõåìà ðàáîòàåò
èíòåðâàëà TSTAGE2. Ýòî ïîíÿòíî, â òîì ÷èñëå, òàê æå, êàê è êëàññè÷åñêèé èíâåðòèðóþùèé è
è èç ôèçèêè ðàáîòû ñõåìû – ïðè ðàâåíñòâå îáðàòíîõîäîâîé ïðåîáðàçîâàòåëè) [6]. Äà è
âõîäíîãî è âûõîäíîãî íàïðÿæåíèé íàïðÿæå- óðîâåíü ïóëüñàöèé âõîäíûõ è âûõîäíûõ
íèå íà îáìîòêå äðîññåëÿ íà âòîðîì ýòàïå òîêîâ â ýòîì ðåæèìå áóäåò âûøå. Ïîýòîìó
áóäåò ðàâíî íóëþ. Îäíàêî òàêàÿ ñèòóàöèÿ ïîâûøàþùèé è ïîíèæàþùèé ïðåîáðàçîâàòå-
áóäåò òîëüêî â ïåðâûé ìîìåíò âðåìåíè. Åñëè ëè îáû÷íî èìåþò áîëüøèé ÊÏÄ, ÷åì èíâåðòè-

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2021 25

ðóþùèå ñõåìû, è óäåëüíàÿ ìîùíîñòü ó íèõ 2. Ðóñó À. Çà÷åì íóæåí òðàíñôîðìàòîð â èì-
òîæå âûøå. ïóëüñíîì ïðåîáðàçîâàòåëå ýëåêòðè÷åñêîé
ýíåðãèè?
À âîò ðåæèì ïðåîáðàçîâàíèÿ ñ òðåìÿ àêòèâ-
íûìè ýòàïàìè ïðåîáðàçîâàíèÿ íà ñåãîäíÿø- 3. Ðóñó À. Ìîæåò ëè òîê â îáìîòêå äðîññåëÿ èçìå-
íèé äåíü ïîêà ìàëî èçó÷åí, ïîýòîìó íàñêîëüêî íèòüñÿ ìãíîâåííî?
êîëè÷åñòâåííî îí ëó÷øå èëè õóæå, ÷åì èçâåñò-
íûå ðåæèìû, ïîêà äî êîíöà íå ÿñíî. À ýòî çíà- 4. Ðóñó À. Ïî÷åìó îáìîòêè äðîññåëÿ îáðàòíîõî-
÷èò, ÷òî èìïóëüñíûé ñïîñîá ïðåîáðàçîâàíèÿ äîâîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ ìîãóò èìåòü ðàçíîå
ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè åùå íå äî êîíöà èñ÷åð- ÷èñëî âèòêîâ
ïàë ñâîé ïîòåíöèàë, è èññëåäîâàíèÿ â ýòîé
îáëàñòè íóæíî ïðîäîëæàòü.ÐË 5. Ðóñó À. Ìíîãîêàíàëüíûå ïðåîáðàçîâàòåëè ñ
îáùèì äðîññåëåì
Ñïèñîê èñòî÷íèêîâ
6. Ðóñó À. Îòêóäà ïîÿâèëèñü áàçîâûå ñõåìû ïðå-
1. Ðóñó À. Ïî÷åìó èìïóëüñíûå ïðåîáðàçîâàòåëè îáðàçîâàòåëåé
«íå ëþáÿò» «ëåãêóþ» íàãðóçêó
Ìàòåðèàëû ïî òåìå

1. Datasheet Maxim MAX20343

2. Datasheet Maxim MAX20344

26 ÑÒÀÒÜÈ

Ðàñøèðåíèå âîçìîæíîñòåé
òðèããåðà Øìèòòà

ñ ïîìîùüþ ðåçèñòèâíîé öåïî÷êè

Anthony Smith

EDN

ÂÂ ñõåìå íà Ðèñóíêå 1 ïîêàçàí çíàêîìûé ÷òîáû íå äîïóñòèòü èõ íåæåëàòåëüíîãî îñëàá-
ëåíèÿ. Ïîìèìî ýòîãî, åñëè VIN èìååò ñëó÷àé-
ìåòîä ïðåîáðàçîâàíèÿ íèçêîóðîâíåâîãî àíà- íûé ïåðèîä èëè àñèììåòðè÷åí âî âðåìåíè
(íàïðèìåð, ïîñëåäîâàòåëüíîñòü èìïóëüñîâ ñ
ëîãîâîãî ñèãíàëà â öèôðîâóþ ôîðìó. Ðåçèñ- íèçêèì êîýôôèöèåíòîì çàïîëíåíèÿ), ñèãíàë
VI áóäåò èçìåíÿòüñÿ íåñèììåòðè÷íî îòíîñè-
òîðû R1 è R2 óñòàíàâëèâàþò íà âõîäå èíâåðòî- òåëüíî óðîâíÿ ïîêîÿ è ìîæåò íå ïåðåñå÷ü
ðà ñ òðèããåðîì Øìèòòà ïîñòîÿííûé óðîâåíü îäèí èç ïîðîãîâ IC1. Âñå ýòè ïðîáëåìû ìîæíî
ðåøèòü, çàìåíèâ C1 ðåçèñòîðîì, êàê ïîêàçàíî
ñèãíàëà â ñîñòîÿíèè ïîêîÿ, ïðèìåðíî ðàâíûé íà Ðèñóíêå 2.

ñåðåäèíå ïåòëè ãèñòåðåçèñà. Êîíäåíñàòîð C1 VS
óäàëÿåò ïîñòîÿííóþ ñîñòàâëÿþùóþ èç âõîä-
R3 IC1
íîãî ñèãíàëà VIN, òàê ÷òî âõîäíîé ñèãíàë òðèã- VIN R1 74HC14
ãåðà Øìèòòà VI öåíòðèðóåòñÿ íà óðîâíå ñåðå-
äèíû ïåòëè ãèñòåðåçèñà. Åñëè ñèãíàë VIN äîñ- R2 VI VOUT
òàòî÷íî âåëèê, ÷òîáû ïåðåñå÷ü ïîðîãîâûé
0V
óðîâåíü ìèêðîñõåìû IC1, âûõîäíîé ñèãíàë
VOUT îáåñïå÷èò òî÷íîå öèôðîâîå ïðåäñòàâëå-
íèå VIN. Ê ñîæàëåíèþ, ñõåìå ïðèñóù ðÿä
íåäîñòàòêîâ. Íàëè÷èå ðàçäåëèòåëüíîãî êîí-

äåíñàòîðà C1 íå ïîçâîëÿåò óñòàíîâèòü æåëàå-
ìûå ïîðîãè ïåðåêëþ÷åíèÿ äëÿ ñèãíàëà VIN.
Êðîìå òîãî, äëÿ íèçêî÷àñòîòíûõ ñèãíàëîâ

åìêîñòü C1 äîëæíà áûòü î÷åíü áîëüøîé,

VS

R1 VI IC1 Ðèñóíîê 2. Èñêëþ÷åíèå âõîäíîãî êîíäåíñà-
C1 74HC14 òîðà óñòðàíÿåò ïðîáëåìû àñèììåòðè÷íûõ
âõîäíûõ ñèãíàëîâ.
ÍÀÏÐßÆÅÍÈÅ ÍÀÏÐßÆÅÍÈÅ
ÀÍÀËÎÃÎÂÎÃÎ ÖÈÔÐÎÂÎÃÎ R1 è ïàðàëëåëüíàÿ êîìáèíàöèÿ R2 è R3 íà
Ðèñóíêå 2 äåéñòâóþò êàê àòòåíþàòîð, ïîçâî-
ÂÕÎÄÀ, ÂÛÕÎÄÀ, ëÿþùèé ìèêðîñõåìå IC1 ïåðåêëþ÷àòüñÿ ïðè
VIN VOUT îïðåäåëåííûõ, çàäàâàåìûõ ïîëüçîâàòåëåì
óðîâíÿõ ïîñòîÿííîãî íàïðÿæåíèÿ, êîòîðûå
R2 ìîãóò áûòü íàìíîãî âûøå, ÷åì ïîðîãè ïåðå-
êëþ÷åíèÿ IC1. Áîëåå òîãî, R2 è R3 âíîñÿò ñìå-
0V ùåíèå, êîòîðîå, åñëè ýòî íåîáõîäèìî, ïîçâî-
ëÿåò íèæíåìó ïîðîãó VIN áûòü îòðèöàòåëü-
Ðèñóíîê 1. Ýòà ñõåìà íà òðèããåðå Øìèòòà
ïîëåçíà äëÿ ïðåîáðàçîâàíèÿ ñèãíàëà ïåðå-
ìåííîãî òîêà â öèôðîâóþ ôîðìó.

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2021 27

íûì. Ñîïðîòèâëåíèÿ R1 è R2 ñâÿçàíû ñ R3 VS
ñëåäóþùèìè ôîðìóëàìè:

RA IC1
74HC14
R3 (VTL VP - VTUVN ) , VIN R1 R3
R1 = VS (VTU - VTL ) VI VOUT

R2 = R3 (VTL VP - VTUVN ) , RP R2
VN + VTL - VTU ) + VTUVN RB

VS ( VP - - VTL VP 0V

ãäå Ðèñóíîê 3. Öåïî÷êà ñ ïîòåíöèîìåòðîì ðåøà-
åò ïðîáëåìó áîëüøîãî ðàçáðîñà ïàðàìåòðîâ
VP è VN – òðåáóåìûå çíà÷åíèÿ âåðõíåãî è êîìïîíåíòîâ.
íèæíåãî ïîðîãîâ äëÿ ñèãíàëà VIN, ñîîòâåò-
ñòâåííî; äûé èç åãî ïîðîãîâ ñîñòàâëÿåò ïîñòîÿííóþ

VTU è VTL – âåðõíèé è íèæíèé ïîðîãè ïåðå- äîëþ íàïðÿæåíèÿ ïèòàíèÿ VS. Ñëåäîâàòåëü-
êëþ÷åíèÿ òðèããåðà Øìèòòà. íî, âûðàæåíèÿ äëÿ ïîðîãîâ ìîæíî çàïèñàòü

Èçìåðèâ VTU è VTL äëÿ êîíêðåòíîãî èíâåð- êàê VTU = UVS è VTL = LVS, ãäå U è L – ñîîòâåò-
òîðà Øìèòòà è âûáðàâ ïîäõîäÿùåå ñîïðîòèâ- ñòâóþùèå äîëè VS. Â ðåçóëüòàòå ýòèõ óïðîùå-
ëåíèå äëÿ R3, ìîæíî ðàññ÷èòàòü ñîîòâåòñòâó- íèé ïîëó÷àþòñÿ ñëåäóþùèå ôîðìóëû:
þùèå âåëè÷èíû R1 è R2. Ñõåìà ðàáîòîñïî-
ñîáíà ïðàêòè÷åñêè ñ ëþáûìè çíà÷åíèÿìè VP è R1 = R2 VS (L - U) + VP(1- L) + VN(U - 1) ,
VN. Åäèíñòâåííîå îãðàíè÷åíèå ñîñòîèò â òîì, VS(U - L)
÷òî ãèñòåðåçèñ (VP – VN) äîëæåí áûòü çíà÷è-
òåëüíî áîëüøå, ÷åì ãèñòåðåçèñ IC1 (VTU – VTL); R2 = RX LVP - UVN VN
â ïðîòèâíîì ñëó÷àå ôîðìóëû ìîãóò äàòü îòðè- VS(L - U) + VP -
öàòåëüíûå çíà÷åíèÿ ñîïðîòèâëåíèé. Èñïîëü-
çîâàíèå â êà÷åñòâå IC1 ÊÌÎÏ ìèêðîñõåì (íà- è
ïðèìåð, 74HC14, 74AC14, 4093B èëè
40106B), ïîçâîëÿåò âûáèðàòü áîëüøèå R3 = RX - R2 .
ñîïðîòèâëåíèÿ ðåçèñòîðîâ, ÷òîáû îáåñïå-
÷èòü âûñîêîå âõîäíîå ñîïðîòèâëåíèå. Ïðîöåäóðà ïðîåêòèðîâàíèÿ ñîñòîèò â
òîì, ÷òîáû âûáðàòü æåëàåìûå çíà÷åíèÿ VS,
 ñëó÷àÿõ, êîãäà èçìåðÿòü òî÷íûå çíà÷å- VP è VN, à çàòåì ðàññ÷èòàòü R1, R2 è R3 â òåð-
íèÿ VTU è VTL íåóäîáíî, ìîæíî çàìåíèòü R1 è ìèíàõ RX äëÿ íàèõóäøåãî ðàçáðîñà U è L.
R2 ïåðåìåííûìè ðåçèñòîðàìè, ÷òîáû êîì- Çàòåì ìîæíî ñîîòâåòñòâóþùèì îáðàçîì
ïåíñèðîâàòü íàèõóäøèé ðàçáðîñ VTU è VTL. ìàñøòàáèðîâàòü ñîïðîòèâëåíèÿ R1, R2 è R3.
Îäíàêî èç-çà ñèëüíîãî âëèÿíèÿ R2 è R3 íà  êà÷åñòâå ïðèìåðà ïðåäïîëîæèì, ÷òî íåîá-
âûáîð R1 ðàñøèðÿåòñÿ äèàïàçîí íåîáõîäè- õîäèìî óñòàíîâèòü çíà÷åíèå VP ðàâíûì 6 Â,
ìûõ ñîïðîòèâëåíèé R2, ÷òî ïðèâîäèò ê áîëü- à VN ðàâíûì –7.5 Â, èñïîëüçóÿ ìèêðîñõåìó
øîìó ðàçáðîñó ñîïðîòèâëåíèé ýêâèâàëåí- 74HC14, ðàáîòàþùóþ îò èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ
òíîãî ïàðàëëåëüíîãî ñîåäèíåíèÿ R2-R3 è, â 5 Â. Õîòÿ ìèêðîñõåìû ðàçëè÷íûõ ïðîèçâîäè-
ñâîþ î÷åðåäü, åùå áîëüøå ðàñøèðÿåò äèà- òåëåé íå ñîâñåì îäèíàêîâû, «òèïîâîé» ðàç-
ïàçîí çíà÷åíèé R1. Çàìåíà R2 è R3 öåïî÷êîé ñ áðîñ ïîðîãîâûõ íàïðÿæåíèé 74HC14 ïðè
ïîòåíöèîìåòðîì, êàê ïîêàçàíî íà Ðèñóíêå 3, ïèòàíèè îò øèíû 5  äàåò ñëåäóþùèå çíà÷å-
ïîçâîëÿåò ðåøèòü ïðîáëåìó «ðàçáðîñà». íèÿ: U = 0.5…0.7 è L = 0.2…0.44. Ýòèìè çíà-
Ïîñêîëüêó ñ èçìåíåíèåì R3 òåïåðü èçìåíÿåò- ÷åíèÿìè îáóñëîâëåíû îãðàíè÷åíèÿ øèðèíû
ñÿ è R2, äèàïàçîí ñîïðîòèâëåíèé ïàðàëëåëü- ïåòëè ãèñòåðåçèñà: îò (U-L) = 0.09 (ìèíèìóì)
íîé ïàðû R2-R3 è, ñëåäîâàòåëüíî, R1 ñòàíî- äî (U-L) = 0.5 (ìàêñèìóì). Èíòóèòèâíî ìîæíî
âèòñÿ óæå. Òàêîå óñîâåðøåíñòâîâàíèå ïðèâî- óâèäåòü, ÷òî ñîïðîòèâëåíèå R1 ìàêñèìàëü-
äèò ê äîâîëüíî ñóùåñòâåííîìó óñëîæíåíèþ
ôîðìóë, ñâÿçûâàþùèõ ïåðåìåííûå. Îäíàêî
ìîæíî óïðîñòèòü ñèòóàöèþ, çàìåòèâ, ÷òî äëÿ
êîíêðåòíîãî ÊÌÎÏ èíâåðòîðà Øìèòòà êàæ-

28 ÑÒÀÒÜÈ

íî, êîãäà ãèñòåðåçèñ IC1 ìàë, à ñîïðîòèâëå- Ðèñóíîê 4. Ýòè îñöèëëîãðàììû ïîêàçûâàþò
íèå ïàðàëëåëüíî ñîåäèíåííûõ R2 è R3 âåëè- ÷èñòîå ãèñòåðåçèñíîå ïåðåêëþ÷åíèå ïðè
êî. Òàêàÿ ñèòóàöèÿ âîçíèêàåò, êîãäà IC1 òðåóãîëüíîì âõîäíîì ñèãíàëå.
èìååò óçêóþ ïåòëþ ãèñòåðåçèñà ñ öåíòðîì
ïðèìåðíî íà óðîâíå VS/2.  ýòîì ïðèìåðå äîâîëüíî ëåãêî óñòàíîâèòü ïîðîãîâûå çíà÷å-
ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå R1 ñîñòàâëÿåò íèÿ. Õîòÿ ñõåìà íå ïðåäíàçíà÷åíà äëÿ ïðå-
7.25RX ïðè L = 0.435 è U = 0.525. È íàîáîðîò, öèçèîííûõ ïðèëîæåíèé, îíà ðàñøèðÿåò ôóíê-
ñîïðîòèâëåíèå R1 ìèíèìàëüíî, êîãäà ãèñòå- öèîíàëüíûå âîçìîæíîñòè ðàçëè÷íûõ èíâåð-
ðåçèñ IC1 âåëèê, à ñîïðîòèâëåíèå ïàðàë- òîðîâ Øìèòòà è ïîçâîëÿåò ðåàëèçîâàòü ïîëî-
ëåëüíî ñîåäèíåííûõ R2 è R3 ìàëî. Òàê ïîëó- æèòåëüíûå è îòðèöàòåëüíûå ïîðîãè â
÷àåòñÿ, åñëè L = 0.2 è U = 0.7, è òîãäà íåñêîëüêî äåñÿòêîâ èëè äàæå ñîòåí âîëüò.
R1 = 1.067RX. Äèàïàçîí èçìåíåíèÿ ñîïðîòèâ- Áîëåå òîãî, ñõåìà ïîçâîëÿåò ïîðîãó VN áûòü
ëåíèÿ ïîòåíöèîìåòðà RP äîëæåí ïîçâîëÿòü ïîëîæèòåëüíûì ïðè óñëîâèè, ÷òî VP äîñòà-
óñòàíàâëèâàòü ëþáîå çíà÷åíèå íàïðÿæåíèÿ òî÷íî ïðåâûøàåò VN, ÷òîáû èçáåæàòü îòðèöà-
VI â ñîñòîÿíèè ïîêîÿ – îò ìèíèìàëüíîãî óðîâ- òåëüíûõ çíà÷åíèé ñîïðîòèâëåíèÿ. Ïðè âûáî-
íÿ ñåðåäèíû ïåòëè ãèñòåðåçèñà (êîãäà L è U ðå ïîäõîäÿùèõ óñòðîéñòâ äëÿ IC1 ñõåìà
îäíîâðåìåííî ìèíèìàëüíû) äî ìàêñèìàëü- ìîæåò ðàáîòàòü íà ÷àñòîòàõ áîëåå 10 ÌÃö.
íîãî óðîâíÿ ñåðåäèíû ïåòëè ãèñòåðåçèñà 74AC14 èëè 74HC14 èìåþò âðåìåíà îòêëèêà
(êîãäà è L, è U ìàêñèìàëüíû). Â ýòîì ïðèìåðå âñåãî â íåñêîëüêî íàíîñåêóíä è âûõîäû rail-
R2 = 0.4125RX è R3 = 0.5875RX (êîãäà L = 0.2 è to-rail. Äëÿ óëó÷øåíèÿ õàðàêòåðèñòèê íà âûñî-
U = 0.5) è R2 = 0.6467RX è R3 = 0.3533RX (êîãäà êèõ ÷àñòîòàõ ïðèìåíÿéòå íèçêîîìíûå ðåçèñ-
L = 0.44 è U = 0.7). Ïîëàãàÿ, ÷òî èñïîëüçóþòñÿ òîðû, øóíòèðóéòå R1 ïîäñòðîå÷íûì êîíäåí-
ðåçèñòîðû ñ äîïóñêîì ±1% è ïîòåíöèîìåòðû ñàòîðîì äëÿ ÷àñòîòíîé êîððåêöèè èëè
ñ äîïóñêîì ±10%, ìîæíî ñ äîñòàòî÷íûì çàïà- èñïîëüçóéòå è òî, è äðóãîå. Íàêîíåö, äëÿ
ñîì ó÷åñòü òðåáóåìûé ðàçáðîñ ñîïðîòèâëå- çàùèòû âõîäîâ IC1 îò ïîâûøåííûõ íàïðÿæå-
íèé R2 è R3, âûáðàâ RA = 1.1 êÎì, RP = 1 êÎì è íèé äîáàâüòå îãðàíè÷èòåëüíûå äèîäû Øîò-
RB = 1.3 êÎì. Ñîîòâåòñòâóþùèé äèàïàçîí òêè, êàê ïîêàçàíî íà Ðèñóíêå 3. ÐË
çíà÷åíèé R1 (ñ ó÷åòîì äîïóñêà ñàìîãî RX)
ñîñòàâëÿåò îò 3.495 êÎì äî 25.549 êÎì. Ïîëó- Ìàòåðèàëû ïî òåìå
÷èòü òàêîé äèàïàçîí ìîæíî, ïîñëåäîâàòåëü-
íî ïîäêëþ÷èâ ðåçèñòîð 3.3 êÎì ê ïàðàëëåëü- 1. Datasheet Texas Instruments CD74HC14
íîé öåïî÷êå, ñîñòîÿùåé èç ïîòåíöèîìåòðà
50 êÎì è ðåçèñòîðà 51 êÎì.

Ôîòîãðàôèÿ ýêðàíà îñöèëëîãðàôà íà
Ðèñóíêå 4 èëëþñòðèðóåò ðàáîòó ñõåìû, êîãäà
VIN ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòü
òðåóãîëüíûõ èìïóëüñîâ ðàçìàõîì ±10 Â. Ïî-
î÷åðåäíî ðåãóëèðóÿ äâà ïîòåíöèîìåòðà, ìû
çàñòàâèëè ñõåìó ïåðåêëþ÷àòüñÿ ïðè âõîäíûõ
íàïðÿæåíèÿõ VIN, ðàâíûõ 6 Â è –7.5 Â. Íå-
ñìîòðÿ íà âçàèìíîå âëèÿíèå ïîòåíöèîìåò-
ðîâ, ìîæíî, ïðîÿâèâ íåìíîãî òåðïåíèÿ,

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2021 29

Raspberry Pi –

ñàìûé ïîïóëÿðíûé

îäíîïëàòíûé êîìïüþòåð
â ïðîìûøëåííûõ ïðèëîæåíèÿõ
è ïðèëîæåíèÿõ Èíòåðíåòà âåùåé

Nick Flaherty

eeNews Europe

Ïðîâåäåííûé Farnell ãëîáàëüíûé îïðîñ ïîêàçûâàåò, ÷òî íà âñåõ ýòàïàõ ðàçðàáîòêè è ïðî-
èçâîäñòâà ïðîäóêòà øèðîêî èñïîëüçóþòñÿ íåäîðîãèå îäíîïëàòíûå êîìïüþòåðû, ðåé-
òèíã ïîïóëÿðíîñòè êîòîðûõ âîçãëàâëÿåò Raspberry Pi

ÎÎäíîïëàòíûå êîìïüþòåðû âñå ÷àùå òåðû (SBC, single-board computer) â ïðîìûø-
ëåííûõ èçäåëèÿõ è óñòðîéñòâàõ Èíòåðíåòà
èñïîëüçóþòñÿ â ïðîìûøëåííûõ ïðîåêòàõ è â âåùåé (IoT), êîòîðûå ÿâëÿþòñÿ íàèáîëåå
Èíòåðíåòå âåùåé. Ýòî ïðèâåëî ê íåõâàòêå ïîïóëÿðíûìè ïðèëîæåíèÿìè SBC. Ñàìàÿ
ïîïóëÿðíûõ ïëàò, òàêèõ êàê Raspberry Pi, è ïîïóëÿðíàÿ ïëàòà – ýòî Raspberry Pi, êîòîðóþ
òàêæå ïîïóëÿðíûõ, íî òðåáóþùèõ áîëüøåé ïðåäïî÷èòàþò äðóãèì îäíîïëàòíûì êîìïüþ-
ïîääåðæêè ìàøèííîãî îáó÷åíèÿ, Arduino è òåðàì 44% ïðîôåññèîíàëüíûõ ïîëüçîâàòå-
BeagleBoard. ëåé. Âòîðîå ìåñòî çàíÿë Arduino (28 ïðîöåí-
òîâ), à íà òðåòüåì ìåñòå ñ 6 ïðîöåíòàìè íàõî-
Êàê ïîêàçûâàåò îò÷åò äèñòðèáüþòîðà, äèòñÿ ïëàòà Beagleboard, ïîääåðæèâàåìàÿ
ïîëîâèíà îïðîøåííûõ ïðîôåññèîíàëüíûõ
èíæåíåðîâ èñïîëüçóþò îäíîïëàòíûå êîìïüþ-

Raspberry Pi Pico. Arduino Uno Rev3.

30 ÑÒÀÒÜÈ

Beagleboard. Îêîëî 24% ïðîôåññèîíàëîâ ñîçäàþò
ñîáñòâåííûå ïëàòû äëÿ èñïîëüçîâàíèÿ ñ
Texas Instruments. Íà ýòîì ôîíå ñòàòèñòèêà SBC, äåìîíñòðèðóÿ ïðåèìóùåñòâà ñòàíäàðò-
ïîïóëÿðíîñòè åùå îäíîé ïëàòû – Intel Joule, íîé âû÷èñëèòåëüíîé ïëàòôîðìû ñ íàñòðàè-
îñíîâàííîé íà ñíÿòîì ñ ïðîèçâîäñòâà ïðî- âàåìûìè èíòåðôåéñàìè ââîäà-âûâîäà âî
öåññîðå Spark, íàõîäèòñÿ íà óðîâíå øóìà. ìíîãèõ ïðèëîæåíèÿõ.

Îïðîñ òàêæå ïîêàçûâàåò, ÷òî ïîëüçîâàòå- Îäíàêî òîëüêî 20% èíæåíåðîâ â íàñòîÿ-
ëè Raspberry Pi íàèáîëåå ëîÿëüíû è ñ ìåíü- ùåå âðåìÿ èñïîëüçóþò èñêóññòâåííûé èíòåë-
øåé âåðîÿòíîñòüþ áóäóò èñïîëüçîâàòü äðó- ëåêò (AI) è ìàøèííîå îáó÷åíèå â ñâîèõ ïðèëî-
ãîé SBC, ÷åì èíæåíåðû, êîòîðûå ïðåäïî÷ëè æåíèÿõ íà SBC, ÷òî ìîæåò áûòü ñâÿçàíî ñ
èíîé ïðîäóêò. Ýòî òàêæå ïîâûøàåò çíà÷è- îãðàíè÷åííîé ïðîèçâîäèòåëüíîñòüþ ïëàò.
ìîñòü ñõåì óòèëèçàöèè, ïîäîáíûõ íåäàâíî Íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåííûìè ïîæåëàíèÿìè
ïðåäñòàâëåííûì êîìïàíèåé-ïðîèçâîäèòå- ðàçðàáîò÷èêîâ ê èçãîòîâèòåëÿì SBC ÿâëÿþò-
ëåì Sony è äèñòðèáüþòîðîì Okdo. ñÿ ïîâûøåíèå ïðîèçâîäèòåëüíîñòè ïðè ðåøå-
íèè çàäà÷ AI è óâåëè÷åíèå îáúåìà ïàìÿòè.
SBC èñïîëüçóþòñÿ íà âñåõ ýòàïàõ ðàçðà-
áîòêè è ïðîèçâîäñòâà ïðîäóêöèè, ïðè÷åì, êàê Ñàìûì ïîïóëÿðíûì àêñåññóàðîì íà ñåãî-
è ñëåäîâàëî îæèäàòü, 23% ðåñïîíäåíòîâ äíÿøíèé äåíü, áåçóñëîâíî, ÿâëÿþòñÿ ñåíñîð-
èñïîëüçóþò èõ äëÿ ïîäòâåðæäåíèÿ êîíöåï- íûå ýêðàíû, îäíàêî òàêæå ïîëüçóþòñÿ ñïðî-
öèè, à 35% – äëÿ ñîçäàíèÿ ïðîòîòèïîâ. Õîòÿ ñîì êàìåðû è êîìïëåêòû äëÿ äîïîëíèòåëüíî-
ïëàòû òàêæå èñïîëüçîâàëèñü â ìåëêîñåðèé- ãî ïèòàíèÿ îò àêêóìóëÿòîðîâ èëè ñîëíå÷íûõ
íîì ïðîèçâîäñòâå, îïðîñ ïîêàçàë, ÷òî 22% áàòàðåé.
óñòàíàâëèâàþò íåäîðîãèå SBC â ïðîèçâî-
äñòâåííîì îáîðóäîâàíèè; ïðè ýòîì îêîëî Èñïîëüçîâàòü ïëàòû, àäàïòèðîâàííûå ê
20% òàêîé ïðîäóêöèè âûïóñêàåòñÿ â îáúåìàõ êîíêðåòíîìó ïðèëîæåíèþ, ñ áîëüøåé âåðîÿò-
îò 5 òûñ. èëè áîëåå â ãîä, à 20% èñïîëüçóåòñÿ íîñòüþ áóäóò ïðîôåññèîíàëüíûå ïîëüçîâà-
äëÿ ðàçðàáîòêè èñïûòàòåëüíîãî îáîðóäîâà- òåëè, ÷åì ëþáèòåëè.
íèÿ è òåñòèðîâàíèÿ.
«Ýòî íîâîå èññëåäîâàíèå íàãëÿäíî äå-
Ãëîáàëüíûé îïðîñ ïðîâîäèëñÿ ñ ìàðòà ïî ìîíñòðèðóåò øèðîêîå ðàñïðîñòðàíåíèå SBC
ìàé 2021 ãîäà è ñîáðàë ïî÷òè 1500 îòâåòîâ îò ñðåäè èíæåíåðîâ, ñîçäàþùèõ êîììåð÷åñêèå,
ïðîôåññèîíàëüíûõ èíæåíåðîâ, ðàçðàáîò÷è- IoT è ïðîìûøëåííûå ïðèëîæåíèÿ. Óñïåõ
êîâ è ïðîèçâîäèòåëåé, ðàáîòàþùèõ íàä ðåøå- Raspberry Pi è Arduino îáóñëîâëåí ìîùíûì
íèÿìè â îáëàñòè SBC. Òðè ÷åòâåðòè ðåñïîí- ñî÷åòàíèåì âûñîêîé ïðîèçâîäèòåëüíîñòè,
äåíòîâ (75 ïðîöåíòîâ) áûëè ïðîôåññèîíàëü- óíèâåðñàëüíîñòè, ôóíêöèé è àêñåññóàðîâ,
íûìè ïîëüçîâàòåëÿìè, è òîëüêî ÷åòâåðòü áûëè íèçêîé ñòîèìîñòè è áîëüøîãî àêòèâíîãî ñîîá-
ëþáèòåëÿìè (25 ïðîöåíòîâ). Âîïðîñû ôîðìó- ùåñòâà ïîëüçîâàòåëåé, ÷òî äåëàåò ýòè ïëàò-
ëèðîâàëèñü òàêèì îáðàçîì, ÷òîáû ïîíÿòü, êàê ôîðìû î÷åíü ïðèâëåêàòåëüíûìè äëÿ èíæå-
ïîïóëÿðíûå SBC îò íåêîòîðûõ âåäóùèõ ìèðî- íåðîâ, ñòðåìÿùèõñÿ áûñòðî ðàçðàáàòûâàòü è
âûõ ïðîèçâîäèòåëåé èñïîëüçóþòñÿ â ïðîôåñ- çàïóñêàòü â ïðîèçâîäñòâî øèðîêèé ñïåêòð
ñèîíàëüíûõ ïðîäóêòàõ è ïðîåêòàõ. ïðèëîæåíèé. Èñïîëüçîâàíèå SBC â ïðîòîòè-
ïèðîâàíèè ïðåäîñòàâëÿåò èíæåíåðàì âîç-
ìîæíîñòè çíà÷èòåëüíîãî ñíèæåíèÿ çàòðàò íà
âû÷èñëåíèÿ è íàìíîãî áîëåå áûñòðîãî âûâî-
äà íîâûõ ïðîäóêòîâ íà øèðîêèé ðûíîê», –
ñêàçàë Ðîìåí Ñîðî (Romain Soreau), ðóêîâî-
äèòåëü îòäåëà îäíîïëàòíûõ âû÷èñëèòåëüíûõ
óñòðîéñòâ â Farnell.

Íà ñåãîäíÿøíèé äåíü Farnell ïðîäàëà
áîëåå 15 ìèëëèîíîâ óñòðîéñòâ è ïðåäëàãàåò
ïîëíûé àññîðòèìåíò îäíîïëàòíûõ êîìïüþòå-
ðîâ Raspberry Pi, âêëþ÷àÿ íåäàâíî âûïóùåí-
íûé Raspberry Pi Pico, à òàêæå àêñåññóàðû,
âêëþ÷àÿ ÷åõëû, áëîêè ïèòàíèÿ, êàáåëè micro-
HDMI è êàìåðó âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ
Raspberry Pi High Quality Camera. ÐË

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2021 31

Íåëèíåéíîñòü äàò÷èêà –

÷òî ýòî çíà÷èò?

Edward E. Herceg

Electronic Products & Technology

×åì áîëåå ëèíååí âûõîäíîé ñèãíàë äàò÷èêà, òåì ïðîùå åãî îòêàëèáðîâàòü è ìèíèìèçè-
ðîâàòü íåîïðåäåëåííîñòü ïðè ìàñøòàáèðîâàíèè âûõîäíîãî ñèãíàëà

ÁÁîëüøèíñòâî äàò÷èêîâ ñ àíàëîãîâûì âûõîäíîãî ñèãíàëà. Îäíàêî äëÿ ïîíèìàíèÿ
òàêîé õàðàêòåðèñòèêè äàò÷èêà, êàê íåëèíåé-
âûõîäíûì ñèãíàëîì èìåþò îáùèå õàðàêòå- íîñòü, òðåáóåòñÿ ðàçîáðàòüñÿ â ñóùíîñòè
ðèñòèêè, òàêèå êàê ëèíåéíîñòü (èëè íåëèíåé- îïîðíîé ïðÿìîé.
íîñòü), âîñïðîèçâîäèìîñòü è ðàçðåøàþùàÿ
ñïîñîáíîñòü; äëÿ íèõ òàêæå óêàçûâàþòñÿ ôàê- Îïîðíàÿ ïðÿìàÿ
òîðû îêðóæàþùåé ñðåäû, òàêèå êàê ðàáî÷àÿ
òåìïåðàòóðà, óñêîðåíèå è âèáðàöèÿ, è äèíà- Ñóùåñòâóåò íåñêîëüêî âîçìîæíûõ îïîð-
ìè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè, òàêèå êàê âðåìÿ íûõ ïðÿìûõ, êîòîðûå ìîæíî èñïîëüçîâàòü
îòêëèêà èëè ïîëîñà ïðîïóñêàíèÿ. äëÿ âûðàæåíèÿ íåëèíåéíîñòè äàò÷èêà. Îïòè-
ìàëüíûì âûáîðîì, îñíîâàííûì íà ñòàòèñòè-
Âñå ýòè õàðàêòåðèñòèêè ïðåäñòàâëÿþò êå, áûëà áû «ëèíèÿ íàèëó÷øåãî ñîîòâå-
ïðåäåëû ïîãðåøíîñòåé ëèáî óêàçûâàþò òñòâèÿ». Íî ÷òî ÿâëÿåòñÿ êðèòåðèåì «íàèëó÷-
èñòî÷íèêè íåîïðåäåëåííîñòåé, èñêàæàþùèõ øåãî ñîîòâåòñòâèÿ»? Êàê îïûò, òàê è ñòàòèñòè-
èäåàëèçèðîâàííóþ çàâèñèìîñòü âûõîäíîãî êà óêàçûâàþò íà òî, ÷òî ïðåäïî÷òåíèå ñëåäó-
ñèãíàëà äàò÷èêà îò âõîäíîãî âîçäåéñòâèÿ. åò îòäàòü ïðÿìîé ëèíèè, ðàññ÷èòàííîé «ìå-
Ìíîãèå èç ýòèõ òåðìèíîâ äîâîëüíî ëåãêî òîäîì íàèìåíüøèõ êâàäðàòîâ», ïîñðåäñòâîì
ïîíÿòü òîëüêî ïî èõ îïðåäåëåíèÿì, íî íåëè- êîòîðîãî ñóììà êâàäðàòîâ îòêëîíåíèé îò
íåéíîñòü íå îòíîñÿòñÿ ê ýòîé êàòåãîðèè. æåëàåìîé ïðÿìîé ìàòåìàòè÷åñêè ìèíèìèçè-
ðóåòñÿ. Òàêàÿ ïðÿìàÿ ëèíèÿ íàèëó÷øåãî ñîîò-
Îïðåäåëåíèå íåëèíåéíîñòè âåòñòâèÿ (best fit straight line, BFSL) øèðîêî
äàò÷èêà èñïîëüçóåòñÿ â êà÷åñòâå îñíîâû äëÿ âûðàæå-
íèÿ íåëèíåéíîñòè äàò÷èêà íå òîëüêî ïîòîìó,
Íåëèíåéíîñòü ÿâëÿåòñÿ ìåðîé ìàêñè- ÷òî îíà ñòàòèñòè÷åñêè ïðèåìëåìà, íî è ïîòî-
ìàëüíîãî îòêëîíåíèÿ âûõîäíîãî ñèãíàëà ìó, ÷òî îíà áûëà ïîäòâåðæäåíà â ðåàëüíûõ
äàò÷èêà îò çàäàííîé èäåàëèçèðîâàííîé (òåî- èçìåðåíèÿõ.
ðåòè÷åñêîé) ïðÿìîé, ïðîâåä¸ííîé íà ãðàôè-
êå çàâèñèìîñòè âåëè÷èíû àíàëîãîâîãî Âëèÿíèå èíûõ èñòî÷íèêîâ
âûõîäíîãî ñèãíàëà äàò÷èêà îò âåëè÷èíû âõîä- ïîãðåøíîñòåé
íîãî ïàðàìåòðà, íàçûâàåìîãî èçìåðÿåìîé
âåëè÷èíîé, ïðè ïîñòîÿííûõ óñëîâèÿõ îêðó- Ïîñêîëüêó íåëèíåéíîñòü íåïîñðåäñòâåí-
æàþùåé ñðåäû. ×åì âûøå ëèíåéíîñòü äàò÷è- íî âëèÿåò íà àíàëîãîâûé âûõîäíîé ñèãíàë
êà, òåì ïðîùå åãî êàëèáðîâêà è ìèíèìèçàöèÿ èçìåðèòåëüíîé ñèñòåìû, íåîáõîäèìî ó÷èòû-
íåîïðåäåëåííîñòè ïðè ìàñøòàáèðîâàíèè åãî

32 ÑÒÀÒÜÈ

âàòü è äðóãèå èñòî÷íèêè îøèáîê, òàêæå ñïî- åò âûñîêîòî÷íûå ïðèáîðû, äîñòóïíûå, êàê
ñîáíûå ïîâëèÿòü íà âûõîäíîé ñèãíàë, ïîìè- ïðàâèëî, òîëüêî ëàáîðàòîðèÿì ìåòðîëîãè÷åñ-
ìî íåëèíåéíîñòè äàò÷èêà. ×òîáû ïîëíîñòüþ êîé ïîâåðêè èëè íàöèîíàëüíûõ ñòàíäàðòîâ.
ïîíÿòü, ÷òî íà ñàìîì äåëå îçíà÷àþò õàðàêòå-
ðèñòèêè íåëèíåéíîñòè äàò÷èêà, íåîáõîäèìî Êàê âûðàæàåòñÿ íåëèíåéíîñòü
îòìåòèòü íåñêîëüêî ïðåäâàðèòåëüíûõ óñëî- äàò÷èêîâ
âèé, êîòîðûå äîëæíû âûïîëíÿòüñÿ â ïðîöåñ-
ñå èçìåðåíèé. Ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå íåëèíåéíîñòè
ïðè èñïîëüçîâàíèè ïðÿìîé ëèíèè íàèëó÷øå-
Âî-ïåðâûõ, ôàêòîðû îêðóæàþùåé ñðåäû, ãî ñîîòâåòñòâèÿ â êà÷åñòâå îïîðíîé äëÿ äàò-
òàêèå êàê òåìïåðàòóðà, äîëæíû áûòü äîñòà- ÷èêà ñ îäíîïîëÿðíûì âûõîäíûì ñèãíàëîì
òî÷íî ïîñòîÿííûìè, ëèáî èõ èçìåíåíèÿ äîë- îáû÷íî âûðàæàåòñÿ â ïðîöåíòàõ (±) îò ïîëíîé
æíû áûòü íåçíà÷èòåëüíûìè, ÷òîáû âûçâàí- øêàëû âûõîäà (Full Scale Output, FSO). Äëÿ
íûå èìè ïîãðåøíîñòè áûëè ìàëû ïî ñðàâíå- äàò÷èêà ñ áèïîëÿðíûì âûõîäíûì ñèãíàëîì
íèþ ñ âåëè÷èíîé íåëèíåéíîñòè. Âî-âòîðûõ, ìàêñèìàëüíàÿ íåëèíåéíîñòü âûðàæàåòñÿ â
ïîãðåøíîñòè âîñïðîèçâîäèìîñòè è ãèñòåðå- (±) ïðîöåíòàõ îò ïîëíîãî âûõîäíîãî äèàïàçî-
çèñà â ñàìîì äàò÷èêå òàêæå äîëæíû áûòü íà (Full Range Output, FRO), ò. å. îò (–) FSO äî
ìàëû ïî ñðàâíåíèþ ñ åãî íåëèíåéíîñòüþ. Â- (+) FSO.
òðåòüèõ, ëþáàÿ íåëèíåéíîñòü íà âûõîäå ñèñ-
òåìû, îáóñëîâëåííàÿ å¸ óçëàìè, îáðàáàòû- Ïðèìåð
âàþùèìè ñèãíàë îò äàò÷èêà, òàêæå äîëæíà
áûòü âî ìíîãî ðàç ìåíüøå íåëèíåéíîñòè äàò- ×òîáû ïðîèëëþñòðèðîâàòü âëèÿíèå íåëè-
÷èêà. È, íàêîíåö, ðàçðåøàþùàÿ ñïîñîá- íåéíîñòè, ðàññìîòðèì äàò÷èê ïåðåìåùåíèÿ
íîñòü, êàê äàò÷èêà, òàê è ïðèáîðà äëÿ ñ÷èòû- ñ äèàïàçîíîì èçìåðåíèÿ îò 0 äî 2 äþéìîâ,
âàíèÿ âûõîäíûõ äàííûõ, äîëæíà áûòü äîñòà- âûõîäíûì äèàïàçîíîì îò 0 äî 10 Â ïîñòîÿí-
òî÷íîé, ÷òîáû ðåàãèðîâàòü íà íåáîëüøèå íîãî òîêà è íåëèíåéíîñòüþ, ñîñòàâëÿþùåé
îòêëîíåíèÿ â âûõîäíîì ñèãíàëå, âûçâàííûå ±0.25% FSO. Äàò÷èê èìååò ÷óâñòâèòåëüíîñòü
íåëèíåéíîñòüþ äàò÷èêà. 5 âîëüò íà äþéì è FSO 10  ïîñòîÿííîãî òîêà,
ïîýòîìó íåëèíåéíîñòü ìîæåò ïðèâåñòè ê
Çà÷åì ó÷èòûâàòü èíûå èñòî÷íèêè îøèáêå íà âûõîäå äî ±25 ìÂ, ÷òî ýêâèâà-
ïîãðåøíîñòåé ëåíòíî ïîãðåøíîñòè èçìåðåíèÿ ±0.005 äþé-
ìà. Çàòåì ïîëüçîâàòåëü äîëæåí ðåøèòü, ïðè-
Âåëè÷èíû ïîãðåøíîñòåé èçìåðåíèÿ íå åìëåìà ëè òàêàÿ âåëè÷èíà îøèáêè.
ìîãóò áûòü ïðîñòî ñëîæåíû àðèôìåòè÷åñêè,
èõ ñëåäóåò ñóììèðîâàòü âåêòîðíî (êàê êîðåíü Ýòî èëëþñòðèðóåòñÿ Ðèñóíêîì 1, íà êîòî-
êâàäðàòíûé èç ñóììû èõ êâàäðàòîâ). Òàêèì ðîì ïîêàçàíû êàê ãðàôèê çàâèñèìîñòè àíàëî-
îáðàçîì, òîëüêî åñëè âñå èíûå ïîãðåøíîñòè ãîâîãî ñèãíàëà äàò÷èêà îò ïåðåìåùåíèÿ (ñè-
ìàëû â ñðàâíåíèè ñ íåëèíåéíîñòüþ, òî èìåí- íÿÿ ëèíèÿ), òàê è âåëè÷èíà íåëèíåéíîñòè
íî îíà áóäåò äîìèíèðóþùèì èñòî÷íèêîì îòíîñèòåëüíî îïîðíîé ëèíèè â îòäåëüíûõ
íåîïðåäåëåííîñòè èçìåðåíèé, â ïðîòèâíîì òî÷êàõ (îðàíæåâàÿ êðèâàÿ). Èìåéòå â âèäó,
ñëó÷àå âëèÿíèå îñòàëüíûõ ïîãðåøíîñòåé ÷òî âåëè÷èíà íåëèíåéíîñòè íàñòîëüêî ìàëà,
áóäåò ðåøàþùèì.
12.0 0.15
Ýòî òàêæå îäíà èç ïðè÷èí òîãî, ÷òî èçìåðå- 0.1
íèå íåëèíåéíîñòè äàò÷èêà ñëîæíåå, ÷åì Íàïðÿæåíèå ( DC) 0.05
êàæåòñÿ íà ïåðâûé âçãëÿä. Íåîáõîäèìî íå 10.0 Íåëèíåéíîñòü (%)
òîëüêî èìåòü âîçìîæíîñòü ñâåñòè ê ìèíèìóìó
âëèÿíèå ôàêòîðîâ îêðóæàþùåé ñðåäû, òàêèõ BSFL
êàê òåìïåðàòóðà è âëàæíîñòü, òàêæå âàæíî 8.0
îòìåòèòü, ÷òî íåëèíåéíîñòü äàò÷èêà äîëæíà Íàïðÿæåíèå
èçìåðÿòüñÿ ñ ïîìîùüþ îáîðóäîâàíèÿ, Íåëèíåéíîñòü â % îò FSO
ïîãðåøíîñòü êîòîðîãî, ïî êðàéíåé ìåðå, â 6.0 0
äåñÿòü ðàç íèæå òðåáóåìîé âåëè÷èíû íåëè-
íåéíîñòè ñàìîãî äàò÷èêà, ÷òî îáû÷íî îçíà÷à- 4.0 –0.05

2.0 –0.1

0.0 –0.15
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0

Ïåðåìåùåíèå

Ðèñóíîê 1. Çàâèñèìîñòü íåëèíåéíîñòè îò
âûõîäíîãî ñèãíàëà.

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2021 33

÷òî å¸ âëèÿíèå íåïîñðåäñòâåííî íà ñèíþþ ! Ïîãðåøíîñòè, âûçâàííûå âëèÿíèåì òåì-
ëèíèþ â äàííîì ìàñøòàáå íåçàìåòíî. ïåðàòóðû, âîñïðîèçâîäèìîñòè, ãèñòåðåçè-
ñà è ðàçðåøàþùåé ñïîñîáíîñòè, òàêæå
Êðàòêèå âûâîäû ìîãóò ïîâëèÿòü íà ëèíåéíîñòü âûõîäíîãî
ñèãíàëà.
! Íåëèíåéíîñòü îïðåäåëÿåòñÿ îòíîñèòåëü-
íî ïðÿìîé ëèíèè íàèëó÷øåãî ñîîòâå- ! Âåëè÷èíû ïîãðåøíîñòåé äàò÷èêà ñêëàäû-
òñòâèÿ, ðàññ÷èòàííîé ìåòîäîì íàèìåíü- âàþòñÿ íå àðèôìåòè÷åñêè, à âåêòîðíî.
øèõ êâàäðàòîâ.
! Ïîãðåøíîñòü îáîðóäîâàíèÿ äëÿ êàëèá-
! Ìàëàÿ âåëè÷èíà íåëèíåéíîñòè äàò÷èêà ðîâêè äàò÷èêà äîëæíà áûòü, êàê ìèíèìóì,
ïîâûøàåò òî÷íîñòü èçìåðåíèé è îáëåã÷à- â äåñÿòü ðàç íèæå, ÷åì òðåáóåìàÿ íåëè-
åò êàëèáðîâêó ñèñòåìû. íåéíîñòü äàò÷èêà. ÐË

34 ÑÒÀÒÜÈ

LC-ãåíåðàòîðû

íà ïîëåâîì òðàíçèñòîðå
ñ p-n ïåðåõîäîì

Herminio Martinez

EDN

ÈÈñïîëüçóÿ ïîëåâûå òðàíçèñòîðû ñ p-n VGS – íàïðÿæåíèå çàòâîð-èñòîê,

ïåðåõîäîì (JFET) â íåîáû÷íûõ êîíôèãóðàöè- VP – íàïðÿæåíèå îòñå÷êè.
ÿõ, ìîæíî ðàçðàáîòàòü ïðîñòûå âûñîêî÷àñ-
òîòíûå LC-ãåíåðàòîðû ñ íåáîëüøèì êîëè÷åñ- Äëÿ ìîäåëèðîâàíèÿ JFET â ýòîé îáëàñòè
òâîì ïàññèâíûõ êîìïîíåíòîâ. Óñèëèòåëüíûé íàñûùåíèÿ â ðåæèìå ìàëîãî ñèãíàëà èñïîëü-
êàñêàä ðåàëèçóåòñÿ íà îñíîâå JFET, âêëþ÷åí- çóþòñÿ áåñêîíå÷íîå âõîäíîå ñîïðîòèâëåíèå
íîãî ïî ñõåìå ñ îáùèì ñòîêîì (Ðèñóíîê 1). è èñòî÷íèê òîêà, óïðàâëÿåìûé íàïðÿæåíèåì
çàòâîðà. Ìàëîñèãíàëüíóþ êðóòèçíó òðàíçèñ-
VDD òîðà îïðåäåëÿåò ñëåäóþùàÿ ôîðìóëà:

×ççèæ1- 2
2IDSS VGS öø÷÷ .
Q1 gm = | VP | VP

VIN (t) VOUT (t) Ðåçèñòîð RG ñîåäèíÿåò çàòâîð ñ çåìëåé.
RG RS Åãî òèïè÷íîå ñîïðîòèâëåíèå íàõîäèòñÿ â
äèàïàçîíå åäèíèö ìåãàîì, ÷òîáû îáåñïå÷èòü
Ðèñóíîê 1. Óñèëèòåëüíûé êàñêàä ðåàëèçóåò- íåîáõîäèìîå âûñîêîå âõîäíîå ñîïðîòèâëå-
ñÿ íà îñíîâå JFET, âêëþ÷åííîãî ïî ñõåìå ñ íèå óñèëèòåëÿ. Ðåçèñòîð RS ñìåùàåò ðàáî-
îáùèì ñòîêîì. ÷óþ òî÷êó òðàíçèñòîðà. Åãî ñîïðîòèâëåíèå
ðàññ÷èòûâàåòñÿ ñëåäóþùèì îáðàçîì:

RS = - VGS .
ID
Êîãäà JFET ðàáîòàåò â îáëàñòè íàñûùå-
íèÿ, òîê ñòîêà ID ðàâåí: ×òîáû çàâåðøèòü ñõåìó ãåíåðàòîðà, ê êàñ-
êàäó óñèëèòåëÿ íåîáõîäèìî äîáàâèòü LC-
IDSS æ VGS øö÷÷ 2 ðåçîíàíñíûé êîíòóð (Ðèñóíîê 2); â ðåçóëüòàòå
VP2 =IDSS ×çç1- VP ïîëó÷àåòñÿ ãåíåðàòîð Êîëïèòöà. Ðåçèñòîð GS
ID = × (VGS - VP )2 , çäåñü ñòàíîâèòñÿ íåíóæíûì, ïîñêîëüêó ñîå-
è äèíåíèå çàòâîðà ñ çåìëåé îáåñïå÷èâàåòñÿ
èíäóêòèâíîñòüþ ðåçîíàíñíîãî LC-êîíòóðà.
ãäå
IDSS – ìàêñèìàëüíûé òîê íàñûùåíèÿ,

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2021 35

VDD êàñêàäà, îïðåäåëÿåìîãî êàê VOUT(t)/VGS(t),
äîëæíî âûïîëíÿòüñÿ íåðàâåíñòâî:

Q1 AV ³ C1 ,
C1 + C2
C1 VOUT (t)
L3 RS ãäå êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ íàïðÿæåíèÿ êàñ-
êàäà ñ îáùèì ñòîêîì ðàâåí:
C2

AV = gm´RS ,
1+gm´RS
Ðèñóíîê 2. Äëÿ çàâåðøåíèÿ ñõåìû ãåíåðàòî-
ðà ê êàñêàäó óñèëèòåëÿ íåîáõîäèìî äîáàâèòü îòêóäà âèäíî, ÷òî êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ ïî
LC-ðåçîíàíñíûé êîíòóð; â ðåçóëüòàòå ïîëó- íàïðÿæåíèþ âñåãäà ìåíüøå åäèíèöû.
÷àåòñÿ ãåíåðàòîð Êîëïèòöà.

Àíàëèçèðóÿ ñõåìó ñ èñïîëüçîâàíèåì êðè- VDD
òåðèÿ Áàðêãàóçåíà (óñëîâèå áàëàíñà àìïëè-
òóä), ìîæíî íàéòè âûðàæåíèå äëÿ ÷àñòîòû åå Q1
ãåíåðàöèè fO:
VOUT (t)
wO = 1Þ L1 RS
C1 C2 C3
L3 ´ C1 + C2
L2
1.
Þ fO = C1 C2
2p L3 ´ C1 + C2

Äëÿ ãåíåðàöèè ñõåìû êîíäåíñàòîðû äîë- Ðèñóíîê 3. Íà îñíîâå JFET ìîæíî ñäåëàòü
æíû óäîâëåòâîðÿòü ñëåäóþùåìó óñëîâèþ: ãåíåðàòîð Õàðòëè.

gm´RS ³ C1 , Òî÷íî òàê æå íà îñíîâå JFET ìîæíî ðàç-
C2 ðàáîòàòü ãåíåðàòîð Õàðòëè (Ðèñóíîê 3). Ïðè
ìîäåëèðîâàíèè è ýêñïåðèìåíòàëüíîé ïðî-
èëè, ÷òî ýêâèâàëåíòíî, äëÿ êîýôôèöèåíòà âåðêå ãåíåðàòîðà Êîëïèòöà èñïîëüçîâàëñÿ
óñèëåíèÿ ïî íàïðÿæåíèþ AV óñèëèòåëüíîãî n-êàíàëüíûé JFET òèïà 2N3819. PSpice ïàðà-
ìåòðû òðàíçèñòîðà áûëè ñëåäóþùèìè:

800 ìÂ

400 ìÂ

VOUT 0Â
(Â) 1.0 Â

0Â

–1.0 Â 0.2 0.4 0.6 0.9 1.0
0Â ÂÐÅÌß (íñ)

–0.5 Â
–1.0 Â

0

Ðèñóíîê 4. Ïðè C1 = 50 íÔ è C2 = 114 íÔ ãåíåðàòîð çàïóñêàåòñÿ.

36 ÑÒÀÒÜÈ

Êîíôèãóðèðóåìûå
èñòî÷íèêè ïèòàíèÿ
NÌÐ650 è NÌÐ1Ê2

ÝÊÎÍÎÌÈß È ÂÀÐÈÀÒÈÂÍÎÑÒÜ!

Ìîùíîñòü: Âò 650, 1200
Êîëè÷åñòâî ñëîòîâ: 4, 6

ÊÊÌ: >0,95
Èçîëÿöèÿ «âõîä-âûõîä»: Â ÀÑ 4000
ØõÃõÂ, ìì: 250x89x41, 250x127x41

IDSS = 12 ìÀ, VP = –3 Â. Ìîäåëèðîâàíèå ïîêà- Îáðàòèòå âíèìàíèå, ÷òî êðóòèçíà òðàíçèñ-
çûâàåò, ÷òî ïðè C1 = 50 íÔ è C2 = 114 íÔ êîýô- òîðà ðàâíà âåëè÷èíå íàêëîíà êðèâîé çàâèñè-
ôèöèåíò óñèëåíèÿ ñõåìû óñèëèòåëÿ ñîñòàâ- ìîñòè ID = f(VGS) â ýòîé ðàáî÷åé òî÷êå.  çàâè-
ñèìîñòè îò ïîëîæåíèÿ ðàáî÷åé òî÷êè ôàêòè-
ëÿåò 0.3064, à çíà÷èò ÷åñêîå çíà÷åíèå êðóòèçíû áóäåò áîëüøå èëè
ìåíüøå. Â ñîîòâåòñòâèè ñ ýòèì íàêëîíîì ïðè
AV = 0.3064 > C1 = 50 = 0.3049, çàïóñêå ãåíåðàöèè êðèâàÿ ID = f(VGS) îãðàíè-
C1 + C2 164 ÷èâàåò àìïëèòóäó âûõîäíîãî ñèãíàëà èç-çà
óìåíüøåíèÿ êðóòèçíû, êîãäà VGS ñíèæàåòñÿ
è ñõåìà ãåíåðèðóåò (Ðèñóíîê 4), ÷òî òàêæå äî çíà÷åíèé, áëèçêèõ ê íàïðÿæåíèþ îòñå÷êè;
âèäíî èç ïðîöåññà çàïóñêà ãåíåðàòîðà. Êîýô- â ýòîé çîíå êðèâîé åå íàêëîí è, ñëåäîâàòåëü-
ôèöèåíò óñèëåíèÿ òàêæå ïîêàçûâàåò, ÷òî íî, êðóòèçíà ìåíüøå. Òàêèì îáðàçîì,
åìêîñòè êîíäåíñàòîðîâ ñîîòâåòñòâóþò óñëî- ñîáñòâåííàÿ íåëèíåéíîñòü JFET îãðàíè÷èâà-
âèÿì âîçíèêíîâåíèÿ ãåíåðàöèè: åò êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ óñèëèòåëüíîãî
êàñêàäà, è íèêàêîé äîïîëíèòåëüíîé ñõåìû,
AV = gm RS = 0.3064 Þ ñòàáèëèçèðóþùåé àìïëèòóäó âûõîäíîãî ñèã-
1+ gmRS íàëà, íå òðåáóåòñÿ. ÐË

Þ gmRS = 0.4417 > C1 = 50 = 0.4386. Ìàòåðèàëû ïî òåìå
C2 114
1. Datasheet ON Semiconductor 2N3819

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2021 37

Èñòî÷íèêè âòåêàþùåãî
è âûòåêàþùåãî òîêà

íà îïåðàöèîííîì óñèëèòåëå

Alfredo H Saab, Steve Logan

EDN

ÏÏðè ïðîåêòèðîâàíèè òàêèõ ýëåêòðîííûõ òåëüíûì áëîêîì ìîæåò ñëóæèòü óïðàâëÿå-
ìûé èñòî÷íèê âòåêàþùåãî èëè âûòåêàþùåãî
ïðèëîæåíèé, êàê èñòî÷íèêè ñìåùåíèÿ äàò- ïîñòîÿííîãî òîêà. Ýòè ñõåìû èìåþò âûñîêèé
÷èêîâ è óñèëèòåëåé èëè ãåíåðàòîðû ñèãíà- äèíàìè÷åñêèé âûõîäíîé èìïåäàíñ è â
ëîâ ñïåöèàëüíîé ôîðìû, ïîëåçíûì ñòðîè-

V+ ÂÛÕÎÄÍÎÉ

ÂÛÕÎÄÍÎÉ ÂÕÎÄÍÎÉ ÂÕÎÄÍÎÉ ÒÎÊ
ÒÎÊ ÑÈÃÍÀË (ÂÒÅÊÀÞÙÈÉ)
ÑÈÃÍÀË
– (ÂÒÅÊÀÞÙÈÉ) – –
V+ V+
V+
MAX4162
V– MAX4162 MAX4162

+ V– ÂÛÕÎÄÍÎÉ V–
+ ÒÎÊ +
100
ÂÕÎÄÍÎÉ (ÂÒÅÊÀÞÙÈÉ)
ÑÈÃÍÀË

100 100

(à) (á) (â)

R3 R1 V+
49.9k 100

ÂÕÎÄÍÎÉ V+
ÑÈÃÍÀË
R2 R1
R4 ÂÕÎÄÍÎÉ 49.9k 100
49.9k
ÑÈÃÍÀË ÂÛÕÎÄÍÎÉ
(ã) ÒÎÊ
– ÂÛÕÎÄÍÎÉ ÒÎÊ R4 –
V+ (ÁÈÏÎËßÐÍÛÉ, 49.9k V+ (ÂÛÒÅÊÀÞÙÈÉ)

MAX4162 MAX4162
V–
V–
+ +

 ÇÀÂÈÑÈÌÎÑÒÈ R5
49.9k
ÎÒ ÂÕÎÄÍÎÃÎ R3
49.9k
ÑÈÃÍÀËÀ)
R2
100

V–

(ä)

Ðèñóíîê 1. Ýòîò ñáîðíèê ñõåì èñòî÷íèêîâ ïîñòîÿííîãî òîêà âêëþ÷àåò â ñåáÿ
èñòî÷íèêè âòåêàþùåãî òîêà (à, á è â), áèïîëÿðíîãî òîêà (â) è âûòåêàþùåãî òîêà (ä).

38 ÑÒÀÒÜÈ

äîïóñòèìîì äèàïàçîíå íàïðÿæåíèé îáåñïå- êîìïðîìèññû ìåæäó òî÷íîñòüþ, äèíàìè÷åñ-
÷èâàþò îòíîñèòåëüíî áîëüøèå òîêè. Ìîæíî êèì èìïåäàíñîì è äèàïàçîíîì âûõîäíûõ
ðåàëèçîâàòü ñõåìó èñòî÷íèêà ïîñòîÿííîãî òîêîâ.
òîêà íà îïåðàöèîííîì óñèëèòåëå è äèñêðåò-
íîì âíåøíåì òðàíçèñòîðå, íî òàêæå ìîæíî Íà Ðèñóíêå 1ã èçîáðàæåíà ñõåìà áèïîëÿð-
ñêîíñòðóèðîâàòü áèïîëÿðíóþ âåðñèþ èñòî÷- íîãî èñòî÷íèêà òîêà ñ áîëåå ïðîñòîé êîíôèãó-
íèêà âòåêàþùåãî èëè âûòåêàþùåãî òîêà íà ðàöèåé îáðàòíîé ñâÿçè, ÷åì ó îáû÷íîãî òîêî-
îñíîâå îäíîãî îïåðàöèîííîãî óñèëèòåëÿ è âîãî íàñîñà Õàóëåíäà, êîòîðîìó òðåáóåòñÿ
íåñêîëüêèõ ðåçèñòîðîâ (Ðèñóíîê 1). Ñõåìû ïîëîæèòåëüíàÿ îáðàòíàÿ ñâÿçü, à âõîäíîå
èñòî÷íèêîâ ïîñòîÿííîãî âòåêàþùåãî òîêà íà ñîïðîòèâëåíèå êîòîðîãî íåïîñòîÿííî. Íà
Ðèñóíêàõ 1à – 1â ïðåäëàãàþò ðàçëè÷íûå Ðèñóíêå 1ä ïîêàçàí èñòî÷íèê âûòåêàþùåãî
ïîñòîÿííîãî òîêà. Âñå ýòè ñõåìû äåìîíñòðè-

ÂÛÕÎÄÍÎÉ ÒÎÊ (ìÀ) 5.002 VIN = 500 ìÂ, ÂÛÕÎÄÍÎÉ ÒÎÊ (ìÀ) 5.002 VIN = 500 ìÂ,
5.001 RDYNAMIC = 10 ÌÎì 5.001 V+ = 10 Â,

5 5 RDYNAMIC = 80 ÌÎì

4.999 4.999

4.998 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 4.998 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
ÂÛÕÎÄÍÎÅ ÍÀÏÐßÆÅÍÈÅ (Â) ÂÛÕÎÄÍÎÅ ÍÀÏÐßÆÅÍÈÅ (Â)
(à) (á)

5.002 5.1

ÂÛÕÎÄÍÎÉ ÒÎÊ (ìÀ) 5.001 VIN = 500 ìÂ, ÂÛÕÎÄÍÎÉ ÒÎÊ (ìÀ) 5.05 VIN = 250 ìÂ,
RDYNAMIC = 72 ÌÎì 5 V+ = 5 Â,

RDYNAMIC = 170 êÎì

5

4.999 4.95

4.998 2 3 4 5 6 7 8 9 10 4.9–5 –4 –3 –2 –1 0 1 2 3 4 5
1 ÂÛÕÎÄÍÎÅ ÍÀÏÐßÆÅÍÈÅ (Â)
ÂÛÕÎÄÍÎÅ ÍÀÏÐßÆÅÍÈÅ (Â)
(â)
(ã)

5.1

ÂÛÕÎÄÍÎÉ ÒÎÊ (ìÀ) 5.05 VIN = 250 ìÂ,
5 V+ = 10 Â,

RDYNAMIC = 278 êÎì

4.95

4.9 12 3 4 5 6
0 ÂÛÕÎÄÍÎÅ ÍÀÏÐßÆÅÍÈÅ (Â)

(ä)

Ðèñóíîê 2. Íà ýòèõ ãðàôèêàõ ïîêàçàíû çàâèñèìîñòè âûõîäíîãî òîêà îò âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ
äëÿ ñõåì íà Ðèñóíêå 1.Îáðàòèòå âíèìàíèå, ÷òî äëÿ ñõåì (á) è (â) õàðàêòåðèñòèêè äèíàìè÷åñêîãî
âûõîäíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ î÷åíü ïîõîæè íà õàðàêòåðèñòèêó èäåàëüíîãî èñòî÷íèêà òîêà:
DVOUT/DVIN = ¥.

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2021 39

ðóþò îòëè÷íóþ ëèíåéíîñòü çàâèñèìîñòè íà Ðèñóíêå 1á
âûõîäíîãî òîêà îò âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ.
IOUT = - VIN - 25 ìêÀ ,
Âûõîäíîé ñèãíàë ñõåìû íà Ðèñóíêå 1à RLOAD
ñîäåðæèò íåîïðåäåëåííóþ ñîñòàâëÿþùóþ
îøèáêè, îáóñëîâëåííóþ òîêîì ïîêîÿ îïåðà- íà Ðèñóíêå 1â
öèîííîãî óñèëèòåëÿ, êîòîðûé ïðèáàâëÿåòñÿ ê
ðàñ÷åòíîìó âûõîäíîìó òîêó. Íàïðèìåð, çíà- IOUT = - VIN ,
÷åíèå òîêà ïîêîÿ îïåðàöèîííîãî óñèëèòåëÿ RLOAD
MAX4162 ðàâíî ïðèìåðíî 25 ìêÀ, êîòîðûì,
âïðî÷åì, â áîëüøèíñòâå ïðèëîæåíèé ìîæíî íà Ðèñóíêå 1ã
ïðåíåáðå÷ü. Ñõåìà íà Ðèñóíêå 1á âåäåò ñåáÿ
àíàëîãè÷íûì îáðàçîì, íî åå òîê ïîêîÿ âû÷è- IOUT = -2 ´ VIN ,
òàåòñÿ èç èäåàëüíîãî çíà÷åíèÿ âûõîäíîãî RLOAD
òîêà. Ñõåìà íà Ðèñóíêå 1â îáåñïå÷èâàåò âòå-
êàþùèé òîê áåç ïîãðåøíîñòè, âíîñèìîé è íà Ðèñóíêå 1ä
òîêîì ïîêîÿ, à ñõåìà íà Ðèñóíêå 1ã èìååò
áèïîëÿðíûé âûõîä, òîê êîòîðîãî ìîæåò áûòü IOUT = VIN .
êàê âòåêàþùèì, òàê è âûòåêàþùèì – â çàâè- RLOAD
ñèìîñòè îò ïîëÿðíîñòè âõîäíîãî íàïðÿæå-
íèÿ. Åãî õàðàêòåðèñòèêè çàâèñèò îò òî÷íîñòè Ôîðìóëà äëÿ ñõåìû íà Ðèñóíêå 1ã ïðåäïî-
ñîãëàñîâàíèÿ ñîïðîòèâëåíèé ïàð ðåçèñòîðîâ ëàãàåò õîðîøåå ñîãëàñîâàíèå, òî åñòü, R3 = R4,
R1, R2 è R3, R4 è õîðîøåãî ñîîòâåòñòâèÿ ïîëî- R1 = R2 è V+ = V–. Òàêæå ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî
æèòåëüíîãî è îòðèöàòåëüíîãî íàïðÿæåíèé ñîïðîòèâëåíèå R4 íàìíîãî áîëüøå, ÷åì R1.
èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ. Ëþáîå ðàçëè÷èå ìåæäó
àáñîëþòíûìè çíà÷åíèÿìè íàïðÿæåíèé ïèòà- Äëÿ ôèêñèðîâàííûõ çíà÷åíèé âûõîäíûõ
íèÿ ïðîÿâëÿåòñÿ êàê òîê ñìåùåíèÿ ïðè âõîä- òîêîâ â êàæäîé èç ïÿòè ñõåì íà Ðèñóíêå 1
íîì íàïðÿæåíèè 0 Â. ×òîáû äîáèòüñÿ íå÷óâ- ãðàôèêè íà Ðèñóíêå 2 ïðåäñòàâëÿþò äèíàìè-
ñòâèòåëüíîñòè ê èçìåíåíèÿì íàïðÿæåíèÿ ÷åñêèé èìïåäàíñ (RDYNAMIC) è äèàïàçîí
ïèòàíèÿ, ñõåìà èñòî÷íèêà òîêà íà Ðèñóíêå 1ä ïîëåçíûõ âûõîäíûõ íàïðÿæåíèé (è ñîîòâåò-
òðåáóåò òî÷íîãî ñîãëàñîâàíèÿ ñîïðîòèâëå- ñòâóþùèõ òîêîâ). Äëÿ ëó÷øåãî îòîáðàæåíèÿ
íèé ïàð ðåçèñòîðîâ R1, R2 è R3, R4. âåðõíåé ÷àñòè äèàïàçîíà àìïëèòóä òîêîâ
íîìèíàëüíûé âûõîäíîé òîê âûáðàí ðàâíûì
Äëÿ ðàñ÷åòà âûõîäíûõ òîêîâ ñõåì, èçîáðà- 5 ìÀ.  ñîîòâåòñòâèè ñ òðåáîâàíèÿìè êîí-
æåííûõ íà Ðèñóíêå 1, ìîæíî èñïîëüçîâàòü êðåòíîãî ïðèëîæåíèÿ ìîæíî îïòèìèçèðî-
ñëåäóþùèå ôîðìóëû, â êîòîðûõ VIN – âõîä- âàòü äèíàìè÷åñêèé èìïåäàíñ è äèàïàçîí
íîå íàïðÿæåíèå, IOUT – âûõîäíîé òîê, RLOAD – òîêîâ êàæäîé ñõåìû çà ñ÷åò ðàçóìíîãî âûáî-
ñîïðîòèâëåíèå íàãðóçêè. (Îáðàòèòå âíèìà- ðà òèïîâ îïåðàöèîííûõ óñèëèòåëåé è íîìè-
íèå, ÷òî â ýòèõ ïðèìåðàõ RLOAD = 100 Îì). Íà íàëîâ ðåçèñòîðîâ. ÐË
Ðèñóíêå 1à
Ìàòåðèàëû ïî òåìå
IOUT = - VIN + 25 ìêÀ,
RLOAD 1. Datasheet Maxim MAX4162

40 ÑÒÀÒÜÈ

Ïðîñòîé ñïîñîá

âûïàèâàíèÿ ìèêðîñõåì
â QFP- è QFN-êîðïóñàõ

Àëåêñåé Êóçüìèíîâ, Ìîñêâà

 ñòàòüå ïðèâîäèòñÿ ïðîñòîé ñïîñîá âûïàèâàíèÿ ìèêðîñõåì â QFP- è QFN-êîðïóñàõ ñ
ïëàòû, îñíîâàííûé íà å¸ íàãðåâå èíôðàêðàñíûì èçëó÷åíèåì ìîùíîé ãàëîãåíîâîé àâòî-
ìîáèëüíîé ëàìïû. Ýòîò ñïîñîá àáñîëþòíî íå ïîâðåæäàåò íè ñàìó ìèêðîñõåìó, íè ïëàòó,
ñ êîòîðîé îíà ñíèìàåòñÿ.

Ââåäåíèå íàãðåâ ìèêðîñõåìû äî òîé òåìïåðàòóðû, êîòî-
ðàÿ ïîçâîëÿåò ðàñïëàâèòü ïðèïîé, ìîæåò
×àñòî òðåáóåòñÿ èçâëå÷ü ìèêðîñõåìó â ïðèâåñòè ê âûõîäó èç ñòðîÿ ìèêðîñõåìû. Îñî-
êîðïóñå äëÿ ïîâåðõíîñòíîãî ìîíòàæà (SMD) áåííî ýòî êàñàåòñÿ ìèêðîêîíòðîëëåðîâ ñ
èç óæå èçãîòîâëåííîé ïëàòû. Åñëè âûïàèâà- «çàøèòîé» ïðîãðàììîé, êîòîðóþ æåëàòåëüíî
íèå òàêèõ ìèêðîñõåì ñ äâóñòîðîííèì ðàñïî- ñîõðàíèòü. Ìîæíî, êîíå÷íî, íàïðàâèòü ôåí
ëîæåíèåì âûâîäîâ (SOIC, SOP è ò.ï.) íå ïðåä- íà îáðàòíóþ ñòîðîíó ïëàòû äëÿ åå ðàçîãðåâà,
ñòàâëÿåò îñîáîé ïðîáëåìû, òî ñ ìèêðîñõåìà- îäíàêî äëÿ ïîëó÷åíèÿ ïðèåìëåìîé òåìïåðà-
ìè â êâàäðàòíûõ êîðïóñàõ ñ 4-ñòîðîííèì ðàñ- òóðû ðàñïëàâëåíèÿ ïðèïîÿ íàãðåâ îáðàòíîé
ïîëîæåíèåì âûâîäîâ, íàïðèìåð, QFP (Quad ñòîðîíû ïëàòû äîëæåí áûòü íàñòîëüêî
Flat Package) è îñîáåííî «áåçíîãèõ», QFN èíòåíñèâíûì, ÷òî ñòåêëîòåêñòîëèò íà÷èíàåò
(Quad Flat No-leads package), ó êîòîðûõ â óæå îáóãëèâàòüñÿ è äûìèòüñÿ, âûäåëÿÿ
êà÷åñòâå âûâîäîâ èñïîëüçóþòñÿ êîíòàêòíûå íàñòîëüêî îòâðàòèòåëüíûé çàïàõ, ÷òî ïëàòó
ïëîùàäêè, ðàñïîëîæåííûå ñ îäíîé ñòîðîíû õî÷åòñÿ ïîáûñòðåå âûáðîñèòü â îêíî :).
ìèêðîñõåìû, íà âçãëÿä àâòîðà, ìîãóò âîçíèê-
íóòü îïðåäåëåííûå òðóäíîñòè. Äåëî îñëîæ- Â ñòàòüå ïðèâîäèòñÿ àëüòåðíàòèâíûé ñïî-
íÿåòñÿ åùå òåì, ÷òî â êîðïóñàõ QFN ñî ñòîðî- ñîá íàãðåâàíèÿ îáðàòíîé ñòîðîíû ïëàòû
íû êîíòàêòíûõ ïëîùàäîê èìååòñÿ «çåìëÿ- èíôðàêðàñíûì èçëó÷åíèåì ãàëîãåíîâîé
íàÿ» ïëàñòèíà, ðàñïîëîæåííàÿ â ñåðåäèíå ëàìïû äëÿ ôàðû àâòîìîáèëÿ. Ïðè ýòîì
ìèêðîñõåìû è òàêæå ïðèïàÿííàÿ ê ïëàòå. Â îáðàòíàÿ ñòîðîíà ïëàòû íå òîëüêî íå îáóãëè-
ïîäàâëÿþùåì áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ äëÿ âàåòñÿ, íî äàæå íå îñîáåííî è íàãðåâàåòñÿ, à
âûïàèâàíèÿ òàêèõ ìèêðîñõåì èñïîëüçóåòñÿ ïðèïîé ñî ñòîðîíû ìèêðîñõåìû íàãðåâàåòñÿ
äîñòàòî÷íî äîðîãîé (îò 2000 ðóá. è âûøå) íàñòîëüêî èíòåíñèâíî, ÷òî ìèêðîñõåìà ëåãêî
ïàÿëüíûé ôåí, ãîðÿ÷èé âîçäóõ êîòîðîãî ñíèìàåòñÿ ñ ïëàòû. Ñòîèìîñòü ïîäîáíîé ãàëî-
íàïðàâëÿåòñÿ íà ìèêðîñõåìó, è ïðè ðàçîãðå- ãåíîâîé ëàìïû íà ïîðÿäîê (à òî è íà äâà) ìåíü-
âå å¸ äî òåìïåðàòóðû ðàñïëàâëåíèÿ ïðèïîÿ øå ñòîèìîñòè ôåíà, à êîíñòðóêöèÿ ïîäîá-
îíà óæå ëåãêî ñíèìàåòñÿ ñ ïëàòû. Îäíàêî íîãî «íàãðåâàòåëÿ» î÷åíü ïðîñòà è ïîýòîìó
òàêîé ñïîñîá èìååò äâà íåäîñòàòêà. Âî- äîñòàòî÷íî äåøåâà. Íèæå áóäåò ðàññìîòðåíà
ïåðâûõ, êîíå÷íî, îòíîñèòåëüíî âûñîêàÿ ñòîè- êîíñòðóêöèÿ óñòðîéñòâà, ïîêàçàíû ïðèíöèï
ìîñòü ôåíà, âî-âòîðûõ (è ýòî ãëàâíîå), åãî ðàáîòû è å¸ ðåçóëüòàòû.

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2021 41

Ðèñóíîê 1. Êîíñòðóêöèÿ óñòðîéñòâà. àêêóìóëÿòîðîâ ñ ìàêñèìàëüíûì òîêîì 10 À.
Ïîäêëþ÷åíèå ëàìïû ê ÈÏ îñóùåñòâëÿåòñÿ
Êîíñòðóêöèÿ è ðàáîòà óñòðîéñòâà äâóìÿ 3-êîíòàêòíûìè ðàçúåìàìè XLR (ìàìà
è ïàïà). Îáå ñïèðàëè ëàìïû ïîäêëþ÷àþòñÿ
Îñíîâó êîíñòðóêöèè ñîñòàâëÿåò ñòåêëîòåê- ïàðàëëåëüíî (â ñâÿçè ñ ïðîñòîòîé ñõåìà íå
ñòîëèòîâàÿ ïëàñòèíà òîëùèíîé 4 ìì, ê êîòî- ïðèâîäèòñÿ). Èçìåðåííîå íàïðÿæåíèå íà
ðîé áîëòàìè Ì5 è ãàéêàìè ïðèêðó÷åíû äâà ëàìïå, êîãäà âêëþ÷åíû îáå ñïèðàëè, ïðè òîêå
ãàðäèííûõ óãîëêà ðàçìåðîì 120 × 55 × 17 × 9 À ñîñòàâèëî 11.4 Â. Ïðè ýòîì ìîùíîñòü
× 3.5 ìì (Ðèñóíîê 1). Àâòîð èñïîëüçîâàë ãàëî- ñîñòàâèëà ÷óòü áîëåå 100 Âò (÷òî íåòðóäíî
ãåíîâóþ ëàìïó ìàðêè TORSO íà 12  ìîù- ïîäñ÷èòàòü). Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ëàìïà ðàáîòà-
íîñòüþ 100/80 Âò (ñ äâóìÿ ñïèðàëÿìè) ñ öîêî- åò ïî÷òè âïîëíàêàëà (ìàêñèìàëüíàÿ ìîù-
ëåì HB5 (Ðèñóíîê 2). Öîêîëü ëàìïû âñòàâëÿ- íîñòü ëàìïû, êîãäà ðàáîòàþò îáå ñïèðàëè, ïî
åòñÿ â îòâåòíûé ðàçúåì («ôèøêà»), êîòîðûé ïàñïîðòó ñîñòàâëÿåò 180 Âò). Äàëüíåéøåå
ïðèêðó÷åí ê ñòåêëîòåêñòîëèòîâîé ïëàñòèíå óâåëè÷åíèå ìîùíîñòè íå òðåáóåòñÿ ïî òðåì
òðåìÿ âèíòàìè Ì2.5 âïîòàé è ãàéêàìè. Äëÿ ïðè÷èíàì. Âî-ïåðâûõ, ðàáîòà âïîëíàêàëà
ýòîãî íà òîðöå ðàçúåìà áûëè ïðîñâåðëåíû ñóùåñòâåííî ïðîäëåâàåò ñðîê ñëóæáû ëàì-
òðè ñîîòâåòñòâóþùèõ îòâåðñòèÿ, à â ïëàñòèíå ïû, âî-âòîðûõ, â ÈÏ óñòàíîâëåí ïðåäîõðàíè-
äëÿ óñòàíîâêè ðàçúåìà ïðîðåçàíî îêíî, è òåëü íà 10 À, è ïðè âêëþ÷åíèè, êîãäà ñïèðàëè
òàêæå ïðîñâåðëåíû òðè îòâåðñòèÿ (Ðèñó- åùå õîëîäíûå, òîê ìîæåò ïðåâûñèòü 10 À, è
íîê 3). Ïëàòà, ñ êîòîðîé íåîáõîäèìî âûïàÿòü ïðåäîõðàíèòåëü ìîæåò ñãîðåòü (÷òî, êîíå÷íî,
ìèêðîñõåìó, çàêðåïëÿåòñÿ íà óãîëêàõ îáû÷- íåæåëàòåëüíî), è, â-òðåòüèõ, òåìïåðàòóðà
íûìè êàíöåëÿðñêèìè çàæèìàìè.  êà÷åñòâå íàãðåâà äîñòàòî÷íî âûñîêàÿ, ÷òîáû ðàñïëà-
èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ (ÈÏ) àâòîð èñïîëüçîâàë âèëñÿ ïðèïîé ñ îáðàòíîé ñòîðîíû ïëàòû, è
çàðÿäíîå óñòðîéñòâî äëÿ àâòîìîáèëüíûõ ìèêðîñõåìû ëåãêî ñíèìàþòñÿ, è äîñòàòî÷íî
íèçêàÿ, ÷òîáû íàãðåâàåìàÿ ñòîðîíà ïëàòû íå
îáóãëèâàëàñü. Íà ñàìîì äåëå îíà íå òîëüêî
íå îáóãëèâàåòñÿ, íî äàæå îñîáåííî íå íàãðå-
âàåòñÿ. (Ìîæåò, ñòåêëîòåêñòîëèò ïðîïóñêàåò
èíôðàêðàñíîå èçëó÷åíèå, à äîðîæêè – çàäåð-
æèâàþò åãî, îò÷åãî ïîãëîùàþò è, åñòåñòâåí-
íî, èíòåíñèâíî íàãðåâàþòñÿ?). Íèêàêîãî çàïà-
õà ïðè òàêîì íàãðåâå, êàê ïîêàçàëà ïðàêòèêà,
ïëàòà íå âûäåëÿåò. Ïðè ðàññòîÿíèè ìåæäó
ïëàòîé è ëàìïîé 15 – 17 ìì äîñòàòî÷íî 3 – 4
ìèíóò ïðîãðåâà, è ìèêðîñõåìû ëåãêî ñíèìà-
þòñÿ îáû÷íûì ïèíöåòîì.

Ðèñóíîê 2. Ïðèìåíåííàÿ ëàìïà. Ðèñóíîê 3. Óñòðîéñòâî â ðàáîòå.

42 ÑÒÀÒÜÈ

(à) Çäåñü ñëåäóåò çàìåòèòü, ÷òî ïðèìåíåíèå
ãàëîãåíîâîé ëàìïû àâòîð «ïîäñìîòðåë» â
(á) Èíòåðíåòå [1]. Îäíàêî â [1] íàãðåâ ïðîèçâî-
äèòñÿ ñî ñòîðîíû ìèêðîñõåìû, ÷òî, âî-
(â) ïåðâûõ, íåæåëàòåëüíî (ñì. âûøå), à âî-
Ðèñóíîê. 4. Ðåçóëüòàòû ðàáîòû óñòðîé- âòîðûõ, î÷åíü íåóäîáíî, ò.ê. âåñü îáçîð
ñòâà: (à) – èñõîäíàÿ ïëàòà, (á) – ïëàòà ñî çàêðûâàåò ñàìà ëàìïà ñ «àáàæóðîì», «ïîä-
ñíÿòûìè ìèêðîñõåìàìè, (â) – îáðàòíàÿ ñòî- ëåçòü» ïîä êîòîðûé ïèíöåòîì âåñüìà ïðîáëå-
ðîíà ïëàòû ñ âûïàÿííûìè ìèêðîñõåìàìè. ìàòè÷íî (ñðàâíèòü ñ Ðèñóíêîì 3).

Ñòåêëîòåêñòîëèòîâàÿ ïëàñòèíà äîñòàòî÷-
íî æåñòêî çàæèìàåòñÿ â íåáîëüøèõ òèñêàõ
(Ðèñóíîê 3).

Ðåçóëüòàòû ðàáîòû

Ðèñóíîê 4, íà âçãëÿä àâòîðà, äîñòàòî÷íî
êðàñíîðå÷èâî ñâèäåòåëüñòâóåò î ðåçóëüòà-
òàõ ðàáîòû óñòðîéñòâà. Åäèíñòâåííûé êîì-
ìåíòàðèé êàñàåòñÿ ôîòîãðàôèè Ðèñóíîê 4â.
Êàê ìîæíî óáåäèòüñÿ èç ýòîé ôîòîãðàôèè,
îáðàòíàÿ ñòîðîíà ïëàòû ñîõðàíèëà ñâîé
ïåðâîçäàííûé âèä, è íèêàêîãî îáóãëèâàíèÿ
íåò è â ïîìèíå.

×òî êàñàåòñÿ ìèêðîñõåìû â êîðïóñå QFN-
20 (ýòî ìèêðîêîíòðîëëåð C8051F330), òî äëÿ
ïîâòîðíîãî èñïîëüçîâàíèÿ å¸ íåîáõîäèìî
ïðîìûòü â ðàñòâîðèòåëå (àöåòîíå èëè ñïèð-
òå) ñ öåëüþ óäàëåíèÿ êàíèôîëè, ïîêðûòü
æèäêèì ôëþñîì (íàïðèìåð, ËÒÈ-120), ïðîé-
òèñü ïàÿëüíèêîì ïî âñåì êîíòàêòíûì ïëî-
ùàäêàì è åùå ðàç ïðîìûòü â ðàñòâîðèòåëå.
Êàê ïîêàçàëà ïðàêòèêà, ïðîãðàììà, «çàøè-
òàÿ» â ìèêðîêîíòðîëëåðå, ïîëíîñòüþ ñîõðà-
íÿåòñÿ, à å¸ ðàáîòîñïîñîáíîñòü ïîëíîñòüþ
ïîäòâåðäèëàñü.

Çàêëþ÷åíèå

Ïðèìåíåííûé ñïîñîá âûïàèâàíèÿ ìèê-
ðîñõåì â QFP è îñîáåííî â QFN êîðïóñàõ, íà
âçãëÿä àâòîðà, äîñòàòî÷íî ïðîñò, äåøåâ, óäî-
áåí è ðåêîìåíäóåòñÿ äëÿ èñïîëüçîâàíèÿ. ÐË

Ëèòåðàòóðà

1. Äåëàåì äåøåâûé ÈÊ ïàÿëüíèê èç ãàëîãåíî-
âîé ëàìïî÷êè äëÿ ïàéêè ìåëêèõ äåòàëåé è
ìèêðîñõåì.

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2021 43

Îáëåã÷åíèå

òåïëîâîãî ðåæèìà

ìîùíûõ èíòåãðàëüíûõ

ïîíèæàþùèõ ïðåîáðàçîâàòåëåé

Dorian Brillet de Cande, Sabrina Ramalingam, Febin Abdul Hameed
TI Application Report

Ââåäåíèå ïðèâîäèòñÿ êðàòêîå ñðàâíåíèå ðåçóëüòàòîâ
ìîäåëèðîâàíèÿ è ðåàëüíûõ èçìåðåíèé. Äëÿ
 òå÷åíèå íåñêîëüêèõ ëåò áåçâûâîäíîé èññëåäîâàíèÿ âçÿò íîâûé ïîíèæàþùèé ïðå-
êîðïóñ òèïà QFN ñ òåïëîîòâîäÿùèì îñíîâà- îáðàçîâàòåëü ôèðìû TI TPS62866 ñ âûõîä-
íèåì ÿâëÿëñÿ ñòàíäàðòîì äëÿ ñèëüíîòî÷íûõ íûì òîêîì äî 6 À â êîðïóñå WCSP/DSBGA ñ
ÈÑ. Ðîñò òåõíîëîãè÷åñêîãî óðîâíÿ ïðîèçâî- ðàçìåðàìè 1.05 × 1.78 × 0.5 ìì. Ðàçìåðû êîð-
äñòâà ïîçâîëèë ñäåëàòü ÈÑ ïîíèæàþùèõ ïóñà ðàâíû ðàçìåðàì êðèñòàëëà ÈÑ, ÷òî ýêî-
ïðåîáðàçîâàòåëåé íàïðÿæåíèÿ åùå áîëåå íîìèò ïëîùàäü ÏÏ, íî çàòðóäíÿåò îòâîä îò
êîìïàêòíûìè è ýôôåêòèâíûìè. Ïîýòîìó íåãî òåïëà.
òåïåðü íåîáõîäèìî ðàçðàáàòûâàòü óëó÷øåí-
íûå êîíñòðóêöèè ïå÷àòíûõ ïëàò (ÏÏ), ÷òîáû Òåïëîâûå ïåðåõîäû â ñèëüíîòî÷íûõ
îáåñïå÷èòü ýôôåêòèâíûé îòâîä òåïëà îò ïå÷àòíûõ ïëàòàõ
íîâûõ ÈÑ, è, êàê ñëåäñòâèå, íèçêóþ òåìïåðà-
òóðó èõ êîðïóñà. Â êîíñòðóêöèè ñèëîâûõ ÏÏ óïîð äåëàåòñÿ,
êàê ïðàâèëî, íà îáëåã÷åíèå òåïëîâîãî ðåæè-
Îñîáåííî âàæíîé çàäà÷à ýôôåêòèâíîãî ìà çà ñ÷åò óâåëè÷åíèÿ ïëîùàäè ìåäíûõ
îòâîäà òåïëà îò ÈÑ ÷åðåç ÏÏ ñòàëà äëÿ ñëîåâ èëè äîáàâëåíèÿ ñëîåâ «çåìëè» â ìíî-
êîíñòðóêöèé ñ îãðàíè÷åíèÿìè ïî òåìïåðàòó- ãîñëîéíûõ ïëàòàõ. Óòîëùåííûå ñëîè ìåäè è
ðå. Ïå÷àòíàÿ ïëàòà ôàêòè÷åñêè ÿâëÿåòñÿ äëÿ äîðîæêè óâåëè÷åííîé øèðèíû, îáëàäàþùèå
ÈÑ è íîñèòåëåì, è òåïëîîòâîäîì, ïîýòîìó ìàëûìè çíà÷åíèÿìè îìè÷åñêîãî ñîïðîòèâëå-
ñëåäóåò ïðîàíàëèçèðîâàòü âëèÿíèå ÏÏ íà íèÿ è ïàðàçèòíîé èíäóêòèâíîñòè, çàîäíî
òåïëîâîé ðåæèì ÈÑ. Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ íàä- ïîìîãàþò ëó÷øå ðàññåèâàòü òåïëî ïðè ñîõðà-
åæíîé ðàáîòû ÈÑ â øèðîêîì äèàïàçîíå òåì- íåíèè òåõ æå ãàáàðèòîâ ïëàòû.
ïåðàòóð òðåáóåòñÿ ïðàâèëüíàÿ êîìïîíîâêà
ÏÏ, êîòîðóþ ìîæíî ðåàëèçîâàòü ðàçëè÷íûìè Îäíàêî îäíèì èç íàèáîëåå ýôôåêòèâíûõ
ñïîñîáàìè, â çàâèñèìîñòè îò òèïà êîðïóñà ñïîñîáîâ îòâîäà òåïëà ÷åðåç ÏÏ ÿâëÿåòñÿ
ÈÑ è åãî öîêîëåâêè. èñïîëüçîâàíèå ïåðåõîäîâ. Òåïëîâûå ïåðåõî-
äû îáû÷íî èñïîëüçóþòñÿ â ÏÏ â êà÷åñòâå
 ýòîé çàìåòêå ïî ïðèìåíåíèþ ðàññìàòðè- ñðåäñòâà îòâîäà òåïëà îò êîìïîíåíòîâ
âàþòñÿ òðè ðàçëè÷íûõ ïîäõîäà ê ïðîåêòèðî- ïîâåðõíîñòíîãî ìîíòàæà â òîëùó ïëàòû, ê åå
âàíèþ ÏÏ è êîìïðîìèññ â ñòîèìîñòè âíóòðåííèì ñëîÿì. Ïåðåõîäû ïðåäñòàâëÿþò
êîíñòðóêöèè äëÿ êîðïóñà ìîùíîé ÈÑ. Äàëåå

44 ÑÒÀÒÜÈ

Ñêâîçíîå Ñêðûòîå Ãëóõîå SW ìèêðîñõåìû è äðîññåëÿ ïðåäóñìîòðåíû
îòâåðñòèå ïåðåõîäíîå ïåðåõîäíîå ãëóõèå ïåðåõîäû. Î÷åâèäíî, ÷òî ýòî ðåøåíèå
îòâåðñòèå îòâåðñòèå îáëàäàåò îïòèìàëüíûìè õàðàêòåðèñòèêàìè.

Ðèñóíîê 1. Âèäû ïåðåõîäîâ â ÏÏ.

ñîáîé ïðîñòî ïðîñâåðëåííûå îòâåðñòèÿ, Ðèñóíîê 3. Âåðñèÿ êîìïîíîâêè E2.
âûïîëíåííûå äëÿ äîñòóïà âãëóáü ïëàòû è
ñîåäèíåíèÿ íåñêîëüêèõ åå ñëîåâ. Âåðñèÿ E2 (Ðèñóíîê 3) ÿâëÿåòñÿ ýêîíîìè÷-
íûì ðåøåíèåì, ïî ýòîé ïðè÷èíå íè ïîä ÈÑ,
Íà Ðèñóíêå 1 ïîêàçàíû ðàçëè÷íûå âèäû íè ïîä ñèëîâûì äðîññåëåì ïåðåõîäû íå ïðåä-
ïåðåõîäîâ, îáû÷íî èñïîëüçóåìûõ â ïðîèç- óñìîòðåíû. Íî ìèêðîïåðåõîäû âáëèçè öåïè
âîäñòâå ÏÏ, ðàçëè÷àþùèõñÿ òàêæå ïî ñôå- VOUT äðîññåëÿ îñòàþòñÿ íåèçìåííûìè.
ðàì ïðèìåíåíèÿ è ñòîèìîñòè.
Ðèñóíîê 4. Âåðñèÿ êîìïîíîâêè E3.
Ñêâîçíûå ïåðåõîäû ÿâëÿþòñÿ íàèáîëåå
ðàñïðîñòðàíåííûìè è äåøåâûìè â èçãîòîâ- Â âåðñèè E3 (Ðèñóíîê 4) êîìïðîìèññ
ëåíèè. Ñóùåñòâóþò òàêæå ìèêðîïåðåõîäû, ìåæäó ñòîèìîñòüþ è õàðàêòåðèñòèêàìè äîñ-
íàçûâàåìûå ñêðûòûìè, êîòîðûå ìîãóò ñîå- òèãàåòñÿ çà ñ÷åò ñêâîçíûõ ìèêðîïåðåõîäîâ
äèíÿòü âíóòðåííèå ñëîè ÏÏ, íå ïîäâåðãàÿñü ïîä ÈÑ äàæå â öåïè SW. Ãëóõèå ïåðåõîäû ïîä
âîçäåéñòâèþ íàðóæíîãî âîçäóõà, è ãëóõèå ÈÑ èëè ñèëîâûì äðîññåëåì íå èñïîëüçóþò-
ïåðåõîäû, êîòîðûå ìîãóò ñîåäèíÿòü âíóòðåí- ñÿ. Ìèêðîïåðåõîäû âáëèçè öåïè VOUT äðîñ-
íèå ñëîè è âûõîäÿò íà îäíó èç ñòîðîí ïëàòû. ñåëÿ îñòàþòñÿ íåèçìåííûìè.
Êàê ñêðûòûå, òàê è ãëóõèå ïåðåõîäû îáåñïå-
÷èâàþò ëèøü ÷àñòè÷íîå ñîåäèíåíèå ìåæäó Ñðàâíåíèå ðåçóëüòàòîâ
ñëîÿìè ïëàòû è óñëîæíÿþò êîíñòðóêöèþ, ÷òî ìîäåëèðîâàíèÿ è èçìåðåíèé
óäîðîæàåò ïðîèçâîäñòâî ÏÏ.
Èíñòðóìåíòû ìîäåëèðîâàíèÿ ïîçâîëÿþò
Ñðàâíåíèå êîìïîíîâîê ÏÏ äëÿ çàêàç÷èêó îöåíèòü ñâîè ïðîåêòû ïåðåä èçãî-
TPS62866 òîâëåíèåì ïëàò è îïðåäåëèòü íàèëó÷øèé
âàðèàíò ïðîåêòà. Ïîýòîìó òðè âåðñèè ÏÏ
Áûëè ðàçðàáîòàíû è èçó÷åíû ïðè ïîìîùè áûëè ñìîäåëèðîâàíû ñ èñïîëüçîâàíèåì ýëåê-
òåïëîâîãî àíàëèçà òðè ðàçëè÷íûå âåðñèè òðîòåðìè÷åñêîãî ñèìóëÿòîðà êîìïàíèè
ÏÏ. Â âåðñèè E1 (Ðèñóíîê 2) ïîä ÈÑ è ðÿäîì ñ
âûõîäíîé öåïüþ VOUT ñèëîâîãî äðîññåëÿ
ðàñïîëîæåíû ñêâîçíûå ìèêðîïåðåõîäû èëè
òåïëîâûå ïåðåõîäû. Â êîììóòàöèîííîé öåïè

Ðèñóíîê 2. Âåðñèÿ êîìïîíîâêè E1.

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2021 45

 âåðñèè E1 (Ðèñóíîê 5), ðåçóëüòàòû ìîäå-
ëèðîâàíèÿ è èçìåðåíèé äëÿ ìàêñèìàëüíîé
òåìïåðàòóðû ÈÑ ñîñòàâèëè 97 °C è 94.7 °C,
ñîîòâåòñòâåííî.

 âåðñèè E2 (Ðèñóíîê 6), ìîäåëèðîâàíèå è
èçìåðåíèÿ äàëè çíà÷åíèÿ ìàêñèìàëüíîé òåì-
ïåðàòóðû ÈÑ 107 °C è 117 °C, ñîîòâåòñòâåííî.

 âåðñèè E3 (Ðèñóíîê 7), ìîäåëèðîâàíèå è
èçìåðåíèÿ äàëè çíà÷åíèÿ ìàêñèìàëüíîé òåì-
ïåðàòóðû ÈÑ 97.7 °C è 96 °C, ñîîòâåòñòâåííî.

Ðèñóíîê 5. Ìîäåëèðîâàíèå è èçìåðåíèå äëÿ E1.

Keysight. Óñëîâèÿ ìîäåëèðîâàíèÿ áûëè òàêî-
âû: íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ UÂÕ = 3.3 Â, âûõîä-
íîå íàïðÿæåíèå UÂÛÕ = 0.9 Â ïðè íàãðóçêå 6 À
è òåìïåðàòóðà îêðóæàþùåé ñðåäû 25 °C.
Çàòåì ñ ïîìîùüþ òåïëîâèçîðà FLIR T335
áûëè ïîëó÷åíû òåïëîâûå ñíèìêè ÏÏ äëÿ òåõ
æå ðàáî÷èõ óñëîâèé. Ðåçóëüòàòû ïðèâåäåíû
íà Ðèñóíêàõ 5 – 7.

Ðèñóíîê 7. Ìîäåëèðîâàíèå è èçìåðåíèå äëÿ E3.

Ðèñóíîê 6. Ìîäåëèðîâàíèå è èçìåðåíèå äëÿ E2. Îòñþäà ñòàíîâèòñÿ ÿñíî, ÷òî ðåçóëüòàòû
ìîäåëèðîâàíèÿ íå ñîâñåì ñîâïàäàþò ñ
ðåçóëüòàòàìè èçìåðåíèé, è ñòåïåíü ðàñõîæ-
äåíèÿ çàâèñèò èñêëþ÷èòåëüíî îò äîïóùåíèé,
ïîëîæåííûõ â îñíîâó ìîäåëåé, è ïîãðåøíîñ-
òè ðåàëüíûõ èçìåðåíèé. Íî êàê áû òî íè
áûëî, ñ òî÷êè çðåíèÿ êàê ìîäåëèðîâàíèÿ, òàê
è èçìåðåíèé, ñàìàÿ ãîðÿ÷àÿ òî÷êà ÏÏ íàõî-
äèòñÿ íà ÈÑ. Âèäíî, ÷òî ñàìàÿ íèçêàÿ òåìïå-
ðàòóðà ïîëó÷àåòñÿ â âåðñèè E1, à ñàìàÿ âûñî-
êàÿ – â âåðñèè E2. Òåìïåðàòóðà ÈÑ â âåðñèÿõ
E1 è E3 ïî÷òè îäèíàêîâà.

Ïîìèìî ñíèæåíèÿ òåïëîâîãî ñîïðîòèâëå-
íèÿ ìåæäó êîðïóñîì ÈÑ è ïëàòîé/îêðóæàþ-
ùåé ñðåäîé, îïòèìèçàöèÿ êîìïîíîâêè ñ òî÷êè
çðåíèÿ îòâîäà òåïëà îäíîâðåìåííî ìîæåò
ïîâûñèòü ÊÏÄ. Ïðèìåíåíèå òåïëîâûõ ïåðå-
õîäîâ ïîçâîëÿåò óëó÷øèòü êà÷åñòâî ñîåäèíå-

46 ÑÒÀÒÜÈ

Òàáëèöà 1. Ñðàâíåíèå òðåõ âàðèàíòîâ êîìïîíîâêè ÏÏ

UÂÕ = 3.3 Â, UÂÛÕ = 0.9 Â E1 E2 E3

Êðèòåðèé Îïòèìàëüíûå õàðàêòåðèñòèêè Îïòèìàëüíàÿ ñòîèìîñòü Õàðàêòåðèñòèêè è ñòîèìîñòü

Ìàêñèìàëüíàÿ òåìïåðàòóðà 94.7 °C 117 °C 96 °C
ïðè âûõîäíîì òîêå 6 À

Ìàêñèìàëüíûé ÊÏÄ 90.75% 90.29% 90.66%

ÊÏÄ (%)íèÿ ñëîÿ ÏÏ, ñâÿçàííîãî ñ ñèëîâûìè êëþ÷à- Âûáîð êîìïîíîâêè ÏÏ äëÿ
ìè ïðåîáðàçîâàòåëÿ, ñ âíóòðåííèìè ñëîÿìè, íàèëó÷øåãî îòâîäà òåïëà
îáåñïå÷èâàÿ íèçêîå ñîïðîòèâëåíèå ýòîé
öåïè, è çàîäíî óâåëè÷èâàÿ ñóììàðíóþ ïëî-  âåðñèè E1, ãäå èñïîëüçóþòñÿ êàê ãëóõèå,
ùàäü ìåäè. Èç-çà áûñòðîãî ïåðåêëþ÷åíèÿ òàê è ñêâîçíûå òåïëîâûå ïåðåõîäû, ïîëó÷àåò-
ìåæäó íàïðÿæåíèåì ïèòàíèÿ è «çåìëåé» ñÿ íàèëó÷øèé òåïëîîáìåí ìåæäó ÈÑ è ïå÷àò-
óçåë ñèëîâûõ êëþ÷åé ñòàíîâèòñÿ êðèòè÷åñêè íîé ïëàòîé. Òåìïåðàòóðà êîðïóñà ÈÑ â âåð-
âàæíûì ó÷àñòêîì ñõåìû. ñèè E1 çíà÷èòåëüíî íèæå ïî ñðàâíåíèþ ñ äðó-
ãèìè âåðñèÿìè. Ñëåäîâàòåëüíî, ýòó êîìïî-
Íà Ðèñóíêå 8 ïîêàçàíû ñîîòâåòñòâóþùèå íîâêó ÏÏ ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê ðåøåíèå,
êðèâûå, à â Òàáëèöå 1 ïðèâåäåíû íàèáîëü- îïòèìàëüíîå ïî òåïëîâîìó ðåæèìó. Ñ äðóãîé
øèå çíà÷åíèÿ ÊÏÄ äëÿ ðàçëè÷íûõ âàðèàíòîâ ñòîðîíû, ãëóõèå ïåðåõîäíûå îòâåðñòèÿ ñëîæ-
êîìïîíîâêè ÏÏ. íû â èçãîòîâëåíèè, ÷òî ïðèâîäèò ê óäîðîæà-
íèþ ïå÷àòíîé ïëàòû.  âåðñèè E2, òåïëîâûå
UÂÕ = 3.3 Â, UÂÛÕ = 0.9 Â, TA = 25 °C ïåðåõîäû íå èñïîëüçóþòñÿ, òåïëî îò êîðïóñà
92 ÈÑ îòâîäèòñÿ íåýôôåêòèâíî, è òåìïåðàòóðà
ÈÑ î÷åíü âûñîêàÿ. Íî îáùàÿ ñòîèìîñòü
E1 çäåñü íàìíîãî íèæå, ÷åì ó äðóãèõ âåðñèé êîì-
90 E2 ïîíîâêè, â ñâÿçè ñ ÷åì ýòî ðåøåíèå ìîæíî
ñ÷èòàòü îïòèìàëüíûì ïî ñòîèìîñòè.
E3
88  âåðñèè E3, òåìïåðàòóðà ÈÑ íèæå, ÷åì â
âåðñèè E2, è ïî÷òè òàêàÿ æå, êàê â âåðñèè E1.
86 Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî çäåñü îáåñïå÷èâàåòñÿ
ýôôåêòèâíîå ðàññåÿíèå òåïëà, è òîò æå òåï-
84 ëîâîé ðåæèì äîñòèãàåòñÿ ñ ïîìîùüþ ñêâîç-
íûõ ìèêðîïåðåõîäîâ. Ãëóõèå ïåðåõîäû ìîãóò
82 áûòü ïîëåçíû, íî â äàííîì ñëó÷àå â íèõ íåò
íåîáõîäèìîñòè. Èçáåãàÿ ïðèìåíåíèÿ íåíóæ-
80 íûõ ãëóõèõ ïåðåõîäîâ, ìû ìîæåì ñýêîíîìèòü
íà ïðîèçâîäñòâå è â òî æå âðåìÿ ïîëó÷èòü
78 î÷åíü êà÷åñòâåííóþ êîíñòðóêöèþ. Òàêèì
îáðàçîì, ýòà êîìïîíîâêà îïòèìàëüíà êàê ïî
76 òåïëîâîìó ðåæèìó, òàê è ïî ñòîèìîñòè.

74 Äîáàâëåíèå òåïëîâûõ ïåðåõîäîâ ïîìîãà-
0 0.5 1 0.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 åò ñíèçèòü îáùóþ òåìïåðàòóðó ÈÑ è ïîâû-
Âûõîäíîé òîê (À) ñèòü ÊÏÄ. Òàêæå î÷åâèäíî, ÷òî ïîñëå äîáàâ-
ëåíèÿ îïòèìàëüíîãî êîëè÷åñòâà ïåðåõîäîâ
Ðèñóíîê 8. Êðèâûå ÊÏÄ äëÿ òðåõ êîìïîíîâîê. èñïîëüçîâàíèå áîëüøåãî èõ ÷èñëà íå îáÿçà-
òåëüíî ïðèâåäåò ê äîïîëíèòåëüíîìó ïðîïîð-
Èç ñðàâíåíèÿ ýòèõ êðèâûõ âèäíî, ÷òî íàè- öèîíàëüíîìó óëó÷øåíèþ õàðàêòåðèñòèê.
áîëüøèå çíà÷åíèÿ ÊÏÄ ìîãóò áûòü ïîëó÷åíû
çà ñ÷åò óâåëè÷åíèÿ ïëîùàäè ìåäè â óçëå
ñèëîâûõ êëþ÷åé. Ïîýòîìó íà ýòîì ó÷àñòêå
ñõåìû æåëàòåëüíî èñïîëüçîâàòü ñîåäèíåíèÿ
áîëüøîé ïëîùàäè.

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2021 47

Îäíàêî, èñïîëüçîâàíèå ïåðåõîäîâ íåïîñ- Ðèñóíîê 9. Êîìïîíîâêà ïëàòû TPS62869EVM.
ðåäñòâåííî â óçëå ñèëîâûõ êëþ÷åé ìîæåò
ïðèâåñòè ê ðàñïðîñòðàíåíèþ ïîìåõ ïåðåêëþ- ïëàòàõ, ãäå ïëîòíîñòü êîìïîíåíòîâ î÷åíü
÷åíèÿ íà îñòàëüíûå öåïè ÏÏ, êîòîðûå ìîãóò âûñîêà, è ãäå âî âíóòðåííèõ ñëîÿõ ÏÏ ïðèñóò-
íàðóøàòü íîðìàëüíóþ ðàáîòó â óñòðîéñòâàõ, ñòâóåò ìíîæåñòâî äîðîæåê, ñêâîçü êîòîðûå
÷óâñòâèòåëüíûõ ê ïîìåõàì. Äëÿ òàêèõ êðèòè÷- íåâîçìîæíî ïðîâåñòè ïåðåõîä. Ïîýòîìó,
íûõ ê ïîìåõàì ïðèëîæåíèé ïðèìåðîì ìîæåò èñïîëüçóÿ ïðîñòûå ñêâîçíûå ìèêðîïåðåõîäû,
ñëóæèòü êîìïîíîâêà ïëàòû TPS62869EVM ìîæíî ïîëó÷èòü êîíñòðóêöèþ, îïòèìàëüíóþ
(Ðèñóíîê 9), êîòîðàÿ ïîêàçûâàåò, êàê äîáèòü- ïî òåïëîâîìó ðåæèìó, ÊÏÄ è ñòîèìîñòè.ÐË
ñÿ õîðîøåãî òåïëîâîãî ðåæèìà áåç èñïîëüçî-
âàíèÿ ìèêðî- è òåïëîâûõ ïåðåõîäîâ â óçëå Ññûëêè
ñèëîâûõ êëþ÷åé.
1. Texas Instruments, Improving the Thermal
Èòîãè Performance of a MicroSiP Power Module,
Analog Applications Journal
Ïðàâèëüíàÿ êîìïîíîâêà ÏÏ íåîáõîäèìà
äëÿ îïòèìàëüíîãî òåïëîâîãî ðåæèìà ìîùíî- Ìàòåðèàëû ïî òåìå
ãî ïîíèæàþùåãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ. Òåïëîâûå
ïåðåõîäû èãðàþò âàæíóþ ðîëü â îòâîäå òåïëà 1. Datasheet Texas Instruments TPS62866
ñêâîçü ïå÷àòíóþ ïëàòó, è äîëæíû ðàñïîëà- 2. Datasheet Texas Instruments TPS62869
ãàòüñÿ íåïîñðåäñòâåííî ïîä íàãðåâàþùèìè-
ñÿ ýëåìåíòàìè/êîìïîíåíòàìè èëè î÷åíü áëèç-
êî ê íèì. Êðîìå òîãî, ýêâèâàëåíòíîå òåïëîâîå
ñîïðîòèâëåíèå ìíîæåñòâà ïàðàëëåëüíûõ
ïåðåõîäîâ íàìíîãî ìåíüøå, ÷åì ó îäèíî÷íî-
ãî ïåðåõîäà. Ñëåäîâàòåëüíî, íåñêîëüêî ïåðå-
õîäîâ ìîæíî ðàñïîëàãàòü áëèçêî äðóã ê äðóãó
äëÿ ëó÷øåãî îòâîäà òåïëà.

Åñëè ïëîòíîñòü êîìïîíåíòîâ íà ÏÏ íå
ñëèøêîì âûñîêà, äëÿ ðàññåèâàíèÿ òåïëà
áóäåò äîñòàòî÷íî ñêâîçíûõ ìèêðîïåðåõîäîâ.
Ãëóõèå ïåðåõîäû îáû÷íî èñïîëüçóþòñÿ â òåõ

48 ÑÒÀÒÜÈ

Óñîâåðøåíñòâîâàííàÿ

ñõåìà ãîðÿ÷åãî ðåçåðâèðîâàíèÿ
èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ

Samuel Kerem

EDN

ÂÂ öåëÿõ ðåçåðâèðîâàíèÿ íåñêîëüêî èñòî÷- (à)

íèêîâ ïèòàíèÿ ìîãóò ïîäêëþ÷àòüñÿ ê îäíîé
íàãðóçêå ñ ïîìîùüþ äèîäíîé ñõåìû «ÈËÈ».
Æåëàòåëüíî, ÷òîáû âî âðåìÿ âîçìîæíîãî
îòêëþ÷åíèÿ ëþáîãî èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ ïðè
òåõíè÷åñêîì îáñëóæèâàíèè ñèñòåìû âîçìó-
ùåíèÿ íàïðÿæåíèÿ íà íàãðóçêå áûëè ìèíè-
ìàëüíûìè. Äëÿ êîìïåíñàöèè ïàäåíèÿ íàïðÿ-
æåíèÿ íà äèîäàõ ñõåìû «ÈËÈ» ëèíèè îáðàò-
íîé ñâÿçè èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ äîëæíû ïîä-
êëþ÷èòüñÿ ïîñëå äèîäîâ ñî ñòîðîíû íàãðóç-
êè. Òàêèì îáðàçîì, ïîäêëþ÷åíèå îáðàòíîé
ñâÿçè ÿâëÿåòñÿ îáùèì äëÿ âñåõ çàäåéñòâî-
âàííûõ èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ (Ðèñóíîê 1). Èç-
çà åñòåñòâåííîé íåèäåíòè÷íîñòè èñòî÷íèêîâ
ïèòàíèÿ àêòèâåí âñåãäà òîëüêî òîò, ó êîòîðîãî

VCC PS1 D1 ÍÀÃÐÓÇÊÀ
OUT R1A
R1B (á)
FB
D2 Ðèñóíîê 2. Âî âðåìÿ óäàëåíèÿ îäíîãî èñòî÷-
PS2 R2A íèêà ïèòàíèÿ èç ðåçåðâèðîâàííîé êîíôèãóðà-
OUT R2B öèè âîçíèêàþò ïðîâàëû (à) è âûáðîñû (á)
âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ.
FB
ñàìîå âûñîêîå âûõîäíîå íàïðÿæåíèå VOUT.
Ðèñóíîê 1. Â ñòàíäàðòíîé êîíôèãóðàöèè Îñòàëüíûå, âîñïðèíèìàÿ «áîëåå âûñîêîå»
ðåçåðâèðîâàííûõ ìîäóëåé ïèòàíèÿ íà âûõî- âûõîäíîå íàïðÿæåíèå, ïûòàþòñÿ ñíèçèòü
äàõ èñïîëüçóþòñÿ äèîäû, ñîåäèíåííûå ïî íàïðÿæåíèÿ íà ñîáñòâåííûõ âûõîäàõ,
ñõåìå «ÈËÈ». ýôôåêòèâíî îòêëþ÷àÿ ðåãóëèðîâàíèå.

ÐàäèîËîöìàí 09,10-2021 49

ÌÎÄÓËÜ 1

VCC

ÃÎÐß×Àß PS1 D1.1 VOUT1

ÇÀÌÅÍÀ OUT ÍÀÃÐÓÇÊÀ

R1 FB R1A
SENSE

IN VC R11 D1.2
RG
R13 RG IC1 OUT R1B

IN+ R12 C1

VCC VOUT2

R2
SENSE

ÌÎÄÓËÜ 2 D2.1

Ðèñóíîê 3. Äîáàâëåíèå èíñòðóìåíòàëüíîãî óñèëèòåëÿ è íåñêîëüêèõ ïàññèâíûõ
êîìïîíåíòîâ îáåñïå÷èâàåò ðåçåðâèðîâàíèå áåç ïðîâàëîâ è âûáðîñîâ.

Åñëè óäàëèòü «àêòèâíûé» ìîäóëü èç ñèñ- íîê 2a îòíîñèòñÿ ê ëèíåéíîìó ìîäóëþ, ñîñòî-
òåìû, àíàëîãè÷íîé ïîêàçàííîé íà Ðèñóíêå 1, ÿùåìó èç äâóõ ðåãóëÿòîðîâ ñ íåçàâèñèìûìè
ýòî ïðèâåäåò ê ïðîâàëó VOUT (Ðèñóíîê 2). Ðèñó- âûõîäíûìè íàïðÿæåíèÿìè 3.339 è 3.298 Â.
Íàãðóçêàìè îáîèõ ðåãóëÿòîðîâ ÿâëÿåòñÿ
(à) ïàðàëëåëüíîå ñîåäèíåíèå ðåçèñòîðà è êîí-
äåíñàòîðà ñ íîìèíàëàìè ïðèìåðíî 10 Îì è
(á) 100 ìêÔ. Ðèñóíîê 2á îòíîñèòñÿ ê ïîâûøàþ-
Ðèñóíîê 4. Äëÿ óñòðàíåíèÿ ïðîâàëîâ è ùåé êîíôèãóðàöèè, îáðàçîâàííîé äâóìÿ
âûáðîñîâ âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ â ëèíåéíûõ èìïóëüñíûìè ðåãóëÿòîðàìè ñ âûõîäíûìè
(à) è ïîâûøàþùèõ (á) ðåãóëÿòîðàõ èñïîëüçó- íàïðÿæåíèÿìè 5.08 è 4.99 Â, êàæäûé èç êîòî-
åòñÿ ñõåìà, ïîêàçàííàÿ íà Ðèñóíêå 3. ðûõ íàãðóæåí íà ðåçèñòîð è êîíäåíñàòîð
ïîðÿäêà 2.5 Îì è 100 ìêÔ.

Èç-çà íåèçáåæíîé çàäåðæêè âêëþ÷åíèÿ è
íà÷àëà ðåãóëèðîâàíèÿ äðóãîãî èñòî÷íèêà
ïèòàíèÿ âîçíèêàþò ïðîâàëû è âûáðîñû
âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ. Â äîðîãîñòîÿùèõ
áëîêàõ ïèòàíèÿ ýòà ïðîáëåìà ðåøàåòñÿ çà
ñ÷åò èñïîëüçîâàíèÿ ìåòîäîâ ïåðåðàñïðåäå-
ëåíèÿ òîêîâ. Ýòè ìåòîäû îáåñïå÷èâàþò ïðè-
ìåðíî ðàâíîå ðàñïðåäåëåíèå âûõîäíûõ
òîêîâ ìåæäó âñåìè ñèëîâûìè ìîäóëÿìè,
ñîõðàíÿÿ, òàêèì îáðàçîì, àêòèâíîå ñîñòîÿ-
íèå âñåõ ìîäóëåé. Êîíôèãóðàöèÿ, ïîêàçàííàÿ
íà Ðèñóíêå 3, íåçíà÷èòåëüíî óâåëè÷èâàåò
ñòîèìîñòü ñèñòåìû ïèòàíèÿ. Ðèñóíêè 4à è 4á,
ïðåäñòàâëÿþùèå äâà òèïà ðåçåðâèðîâàííûõ
ìîäóëåé ïèòàíèÿ, äåìîíñòðèðóþò î÷åâèäíûå
óëó÷øåíèÿ õàðàêòåðèñòèê.

Èíñòðóìåíòàëüíûé óñèëèòåëü IC1 èçìåðÿ-
åò è ïðåîáðàçóåò íàïðÿæåíèå VC, ïðîïîðöèî-
íàëüíîå òîêó, ïðîõîäÿùåìó ÷åðåç ðåãóëÿòîð.
VC, â ñâîþ î÷åðåäü, óïðàâëÿåò âûõîäíûì

50 ÑÒÀÒÜÈ