Наиболее важными факторами для систем преобразователей постоянного тока являются небольшой размер и высокая эффективность. Как системный инженер, я знаю, что высокая эффективность не только снижает потери мощности, но также снижает температуру компонентов и обеспечивает больше доступной мощности при заданном расходе воздуха и температуре окружающей среды. Однако сжатие ответа в крошечный размер печатной платы представляет еще одну трудность.

Поскольку спрос на более высокую эффективность и удельную мощность продолжает расти, измерение тока без потерь с использованием паразитного сопротивления цепи становится очень ценным. Согласно этой точке зрения, задачам производительности по управлению токовым режимом, распределению многофазного тока, защите от перегрузки по току и телеметрии тока нагрузки способствует технология измерения тока индуктора DCR.

Измерение тока индуктора DCR

Устраняя проблемы удельной мощности и стоимости, связанные с использованием трансформаторов тока и шунтов, измерение тока DCR с помощью индуктора позволяет точно и без потерь измерять ток в сильноточных преобразователях. Простое определение напряжения на транзисторе RDS(ON) нижнего плеча МОП-транзистора в понижающем или повышающем преобразователе является неточным. Например, при 25°C значение RDS(ON) зависит от приложенного напряжения на затворе и точно не указано. Аналогичным образом, считывание срабатывает только тогда, когда на МОП-транзистор нижнего плеча подается питание; он не срабатывает, когда на МОП-транзистор верхнего плеча подается питание. Измерение тока DCR с помощью индуктора обеспечивает преимущество непрерывного измерения.

Температурная компенсация

Схема измерения DCR дросселя должна учитывать известные характеристики изменения DCR в зависимости от температуры. Медь имеет температурный коэффициент сопротивления (TCR) 3930 ppm/°C, что означает, что изменение температуры на 50°C приведет к изменению на 20%. Чтобы решить эту проблему, можно использовать недорогой биполярный транзистор в качестве термодиода, подключенного удаленно от индуктора, что эффективно обеспечивает тепловую компенсацию. Недавно я написал статью, в которой глубоко углубляется в эту тему в свете этого.

Приложение LM27403

Ниже показана иллюстрация понижающего преобразователя LM27403 с удаленной термокомпенсацией BJT и обнаружением тока DCR через индуктор. В системах регулирования постоянного тока в точке нагрузки (POL) LM27403 представляет собой многофункциональный и удобный синхронный понижающий контроллер, который обеспечивает исключительную степень интеграции и производительности для достижения высокой удельной мощности и эффективности.

LM27403 имеет программируемую резистором частоту переключения от 200 кГц до 1,2 МГц и встроенный сильноточный драйвер затвора MOSFET с адаптивным временем простоя, что обеспечивает гибкость для оптимизации размера решения и значительно повышает эффективность преобразования. Благодаря использованию 0,6 В, 1 % точного опорного напряжения и минимально регулируемого времени включения верхнего плечевого МОП-транзистора 30 нс, что обеспечивает высокую точность и низкое выходное напряжение. LM27403 обеспечивает высокоточную защиту от сверхтоков с тепловой компенсацией (OCP) путем дистанционного измерения температуры индуктора с помощью недорогого биполярного транзистора 2N3904 и измерения тока постоянного сопротивления индуктора (DCR) без потерь.


Стиль и возможности

Усилитель ошибки с высоким коэффициентом усиления и схема прямой связи по входному напряжению ШИМ интегрированы в стандартный контур управления в режиме напряжения LM27403, что упрощает разработку компенсации и обеспечивает превосходную переходную характеристику во всем диапазоне линейного напряжения и тока нагрузки. В чувствительных приложениях принудительная работа ШИМ (FPWM) снижает электромагнитные помехи (EMI) и устраняет колебания частоты. Отчеты о неисправностях и последовательность операций на шине питания обеспечиваются цепью с открытым стоком. Дополнительные функции включают в себя отслеживание внешнего источника питания, настраиваемый плавный пуск, программируемое тепловое отключение на системном уровне с автоматическим восстановлением, дистанционное измерение выходного напряжения, регулятор с низким падением напряжения (LDO), встроенный в источник питания смещения, синхронизацию для чувствительных к частоте биений и -применения регулятора и программируемая блокировка минимального напряжения в линии (UVLO) с настраиваемым гистерезисом для точного включения. Для LM27403 предлагается термоулучшенная упаковка WQFN-24 размером 4 x 4 мм с шагом 0,5 мм.

Реальные приложения

Типичная схема приложения показывает конструкцию для управления двумя разными соленоидами (S1 и S2), драйверы управляются двумя кнопками, подключенными к источнику питания 5 В, а соленоиды подключены к соответствующим выходам HVOUT вместе с небольшим резистором сопротивлением 0,1 Ом. В конечном варианте применения этот резистор является дополнительным и используется для того, чтобы соленоид мог воспринимать внешний ток. Контакты 5 и 12 подключены к двум резисторам сопротивлением 0,11 Ом для измерения тока SLG47105. Выход состояния соленоида подключен к зеленому светодиоду, а выход неисправности подключен к красному светодиоду.

Через небольшой период ток соленоида упадет до значения тока удержания от регулируемого пикового значения тока. Ток удержания определяется как 20 % номинального пикового тока, произвольно. На основании этого определения можно рассчитать мощность, рассеиваемую в токе удержания, и соответствующее напряжение на чувствительном резисторе. Таблица 2. Отображениеys оптимальный ток каждого соленоида, рассеиваемая мощность и напряжение сенсорного резистора.

Заключение

Понижающий стабилизатор LM27403 представляет собой эффективное, точное и простое в использовании решение для различных применений стабилизатора в точке нагрузки, используя индуктор DCR для измерения тока и дистанционный биполярный транзистор для термокомпенсации. Его универсальные функции и гибкость делают его идеальным выбором для достижения высокой удельной мощности и высокой эффективности. Благодаря тщательному проектированию и оптимизации LM27403 способен удовлетворить различные потребности современных приложений управления питанием, обеспечивая стабильную и надежную работу системы.