Конвертер напруги DC. DC-DC конвертери MAXIM. Конденсаторні перетворювачі напруги

Фірма MAXIM Integrated Products сьогодні є загальновизнаним світовим лідером у сфері розробки та виробництва найширшого спектру інтегральних схем для найрізноманітніших областей мікроелектроніки. Безліч рішень фірма пропонує в галузі технологій перетворення потужності. Номенклатура випускаються мікросхем-перетворювачів охоплює практично всю сукупність поточних потреб електроніки у цій сфері. У статті будуть розглянуті можливості деяких найцікавіших перетворювачів постійної напруги фірми MAXIM.

Як відомо, в основі роботи імпульсного перетворювача лежить процес передачі енергії зі входу на вихід шляхом перекомутації реактивного елемента з певною частотою. У цьому існує розподіл перетворювачів на дві групи - індуктивні і конденсаторні (рис.1).

Індуктивні перетворювачі напруги

Індуктивні DC/DC-конвертери представлені фірмою MAXIM найширше. Випускається 218 різних мікросхем індуктивних перетворювачів:

• підвищують (Step-Up);
• знижувальні (Step-Down);
• підвищуючі/знижувальні (Step-Up/Down);
• інвертируючі (Inverter).

Індуктивні перетворювачі MAX1724 і MAX1709, що підвищують.

Мікросхема MAX1724 являє собою високоефективний (ККД до 90%) конвертер, що підвищує, доступний в тонкому 5-ніжному корпусі SOT23. Він має унікально низький струм спокою – близько 1,5 мкА. Цей пристрій спеціально розроблений фірмою MAXIM для використання в портативних переносних приладах з живленням від однієї або двох алкалінових або NiMH-батарей. Нижній діапазон вхідної напруги цієї мікросхеми становить 0,8 В. Конвертер побудований за схемою синхронного випрямляча, що виключає необхідність використання зовнішнього діода Шоттки. Завдяки цьому для забезпечення роботи перетворювача необхідно лише 3 зовнішні елементи (рис.2). Для зниження електромагнітних випромінювань в MAX1724 використовується власна схема зниження шуму, що генерується. Вбудовані ключі на N-канальних польових транзисторах забезпечують вихідний струм у навантаженні до 150 мA при напрузі на виході від 2,7 до 5 (залежить від типу мікросхеми). Окремий висновок/SHDN (рис.2) дозволяє керувати роботою перетворювача. Струм у режимі Shutdown не перевищує 0,1 мкА.

У випадках, коли необхідно забезпечити живлення потужнішого навантаження, фірма MAXIM пропонує інше рішення - MAX1709. Цей прилад забезпечує вихідний струм до 4 А при напрузі на вході 3,3 В. Діапазон вхідної напруги лежить у межах від 0,7 до 5 В. Таким чином, забезпечується можливість використання мікросхеми MAX1709 у пристрої, що живиться від однієї батареї на 1,2 В. Фіксована частота перемикання забезпечує роботу перетворювача на частоті основної гармоніки, що дорівнює 600 кГц. Вибір цієї частоти дозволяє використовувати прості схеми фільтрації зниження шумів. Крім того, підвищена частота перемикання знижує розміри котушки індуктивності, що використовується. При необхідності конвертер може працювати на частоті зовнішнього генератора (від 350 кГц до 1 МГц), що підключається до виводу CLK (рис.3). Шляхом зміни номіналів зовнішніх компонентів є можливість програмувати роботу перетворювача в режимі "м'якого старту", а також обмежувати максимальний струм навантаження. Це може бути важливим в умовах живлення пристрою від батарей.

Слід зазначити, що завдяки можливості роботи розглянутих приладів при зниженні вхідної напруги живлення аж до 0,7 -0,8 В, вони можуть забезпечити більш тривалу роботу різноманітних переносних пристроїв з живленням від батарей, підвищуючи тим самим їх споживчі якості.

Знижувальний індуктивний перетворювач MAX1917

Сучасні вимоги до мініатюризації та зниження вартості кінцевого виробу спонукають виробників безперервно оптимізувати характеристики своїх розробок. Прикладом може бути DC/DC-конвертер MAX1917, призначений для комплексного керування живленням DDR-пам'яті. Цей перетворювач побудований на основі розробленої фірмою MAXIM архітектури Quick-PWM™. Вона дозволяє забезпечити дуже малий час відгуку схеми, що управляє, на зміни струму навантаження. Завдяки цьому знижується кількість та загальна ємність конденсаторів на виході конвертера. На рис.4 показано схему включення перетворювача.

Мікросхема MAX1917 забезпечує управління ключами N-FET, дозволяючи реалізувати понижуючий синхронний випрямляч з струмом, що втікає або витікає, в навантаженні до 25 А при напрузі до 3,6 В. Максимальний ККД може досягати величини 96% при струмі в кілька ампер. Підвищенню ККД сприяє, зокрема, зчитування інформації про струм у навантаженні з переходу сток-витік нижнього в плечі польового транзистора. Це дозволяє обійтися без використання спеціального резистора як датчик струму, виключивши його теплові втрати.

Початкова частота перемикання мікросхеми MAX1917 може вибиратися з 200 ряду; 300; 400; 550 кГц. У процесі стабілізації вихідної напруги ця частота змінюється досить у межах залежно від струму навантаження і вхідної напруги.

Напруга на виході задається через вхід DDR. За допомогою зовнішніх елементів задаються параметри вбудованих схем обмеження максимального струму та «м'якого старту».

На рис.5 показаний графік зміни напруги на навантаженні у разі стрибка струму з 2,5 до 18 А. На осцилограмі видно, що час відновлення напруги при зміні струму не перевищує 20 мкс.

Незважаючи на те, що описаний прилад створений, перш за все, для застосування в системі живлення DDR-пам'яті, він може використовуватися і як понижувальний перетворювач загального призначення зі змінюваною частотою перемикання.

В даний час фірмою MAXIM виробляється велика кількість спеціалізованих знижувальних конвертерів для різних сфер застосування:

• системи живлення мобільних телефонів (MAX1820-1821, MAX1958-1959);
• драйвери модулів Пелтьє (MAX1968-1969, MAX8520-8521);
• системи живлення ноутбуків (MAX1534, MAX1710-1712, MAX1717-1718, MAX1791, MAX1844);
• системи живлення сучасних CPU (MAX797798, MAX1624-MAX1625, MAX1638-1639).

Знижувальні конвертери, що випускаються, охоплюють діапазон вихідних струмів аж до 60 А (MAX5041). Багато пристроїв працюють на дуже високих частотах перемикання - 1,2 МГц (MAX1734, MAX1921), 1 МГц (MAX1821), що дозволяє підвищувати питому потужність блоків живлення за рахунок зниження розмірів реактивних елементів, що передають енергію.

Підвищуючий/знижувальний перетворювач MAX1672

Мабуть, MAX1672 - найфункціональніший конвертер серед виробів MAXIM такого типу. Випускається в дуже маленькому QSOP-корпусі, він забезпечує вихідну напругу в діапазоні від 1,25 до 5,5 при струмі 300 мА без зовнішнього транзистора (рис.6). Перетворювач працездатний при вхідній напрузі від 1,8 до 11 В. Типовий ККД при роботі в режимі "Step-Up" становить 85%.

Перетворювач MAX1672 являє собою пристрій, що комбінує 2 різних методи перетворення напруги і не є класичним перетворювачем Кука. Для підвищення напруги до складу приладу входить конвертер, що підвищує, на основі вбудованого N-канального MOSFET-транзистора і мініатюрної зовнішньої котушки індуктивності (10 мкГ). Зниження напруги виконується вбудованим лінійним регулятором "low-drop" за допомогою транзистора P-FET.

Існує 3 різних режими роботи перетворювача MAX1672:

• Вхідна напруга нижче вихідного - працює конвертер, що підвищує.
• Вхідна напруга трохи більше вихідного - це найбільш ефективний режим роботи - працюють конвертер, що підвищує, і лінійний регулятор. У цьому режимі перетворювач, що підвищує, автоматично підтримує напругу на вході лінійного регулятора, необхідне для його роботи. На графіку залежності ККД від вхідної напруги (рис.7) видно, що в цей момент досягається пік ефективності - ККД понад 94% (при струмі навантаження 10мА). Крім того, задіяний лінійний регулятор здійснює якісну фільтрацію високочастотних шумів конвертера, що підвищує.
• Вхідна напруга значно більша за вихідну - працює тільки лінійний регулятор, ККД падає зі зростанням вхідної напруги.

Вихідна напруга може бути як змінюваною (за допомогою зовнішніх резисторів), так і фіксованою - зміна його значення (3,3 або 5 В) проводиться по входу «3/5». Мікросхема має детектор зниження напруги живлення (висновок /PGO), параметри роботи якого можна встановлювати за допомогою дільника напруги, підключеного до висновку PGI. У режимі Shutdown навантаження відключається від входу, а струм споживання мікросхеми знижується до 0,1 мкА.

Реалізована в приладі система захисту від перегріву вимикає прохідний транзистор при підвищенні температури кристала до +150 °С і включає знову при охолодженні до +20 °С. Вбудована схема обмеження максимального струму через котушку індуктивності дозволяє вибирати два значення: 0,5 та 0,8 А.

Інвертори напруги MAX774, MAX775 та MAX776

Група мікросхем MAX774-MAX776 є набором інверторів, що характеризуються стабільно високим ККД у великому діапазоні струмів навантаження. Розрізняються вони лише значенням вихідної напруги, тому достатньо розглянути особливості одного конвертера - MAX774 з негативною вихідною напругою -5 Ст.

Мікросхема призначена для побудови інверторів напруги з використанням зовнішнього транзистора P-FET і забезпечує ККД 85% в діапазоні струмів навантаження від 5 мА до 1 А. Це стало можливим завдяки реалізованій у приладі унікальній схемі управління, що поєднує переваги частотно-імпульсної модуляції (PFM) пропуском імпульсів (ультранизкий струм споживання), та високої ефективності конвертера з широтно-імпульсною модуляцією (PWM) на великих потужностях навантаження.

Конденсаторні перетворювачі напруги

Для живлення малопотужних навантажень, таких як LCD, VCO (генератори, керовані напругою), діоди налаштування тощо, дуже вигідно використовувати перетворювачі напруги на конденсаторах, що комутуються. Використання таких пристроїв не потребує індуктивних (намоточних) компонентів, вони дозволяють створювати дешеві та малогабаритні модулі живлення. Фірмою MAXIM виробляється велика кількість подібних перетворювачів, які можуть бути як з фіксованою вхідною напругою, так і регульовані.

На рис.8 показано типову схему включення регульованого конденсаторного конвертера MAX889T. Він забезпечує стабілізовану напругу на навантаженні в межах від -2,5 до -Vin при струмі 200 мА. Цей прилад працює на частоті 2 МГц, що дозволяє використовувати дуже невеликі зовнішні конденсатори, але підвищує свій струм споживання. Окремий висновок /SHDN дозволяє керувати роботою мікросхеми за допомогою зовнішньої логіки (струм управління не більше 0,1 мкА).

Як і в більшості інших DC/DC-конвертерів фірми MAXIM, у цьому пристрої реалізовані функції «м'якого старту», ​​обмеження кидка струму в момент запуску, схеми захисту від короткого замикання та перегріву кристала.

Існують також двополярні конденсаторні конвертери на різні величини напруги (MAX768, MAX864, MAX865), подвоювачі напруги (MAX680, MAX681) та ін.

Перетворювачі на двополярну напругу (Balanced)

Більшість спеціалізованих перетворювачів однополярної напруги у двополярній фірмі MAXIM побудовані на різних варіантах конденсаторних конвертерів. Однак їх важко використовувати для живлення потужних навантажень. Тому у разі необхідності створення потужного двополярного перетворювача слід звернути увагу на мікросхеми MAX742 та MAX743. Перша використовується з двома зовнішніми транзисторами і забезпечує потужність навантаження до 60 Вт, а друга має внутрішні польові транзистори і допускає підключення навантаження потужністю до 3 Вт.

DC/DC-конвертер MAX742 призначений для створення джерел живлення потужністю від 3 до 60 Вт. Завдяки використанню двох незалежних котушок індуктивності цей прилад (на відміну від варіанта з трансформатором) забезпечує роздільне регулювання напруги у кожному плечі з точністю 4%. Перетворювач працює на частоті 100 або 200 кГц з використанням ШІМ. Він перетворює вхідну напругу (від 4,2 до 10 В) у вихідну ±12 або ±15 В (необхідна напруга встановлюється за допомогою спеціального виводу). ККД при частоті перемикання 100 кГц найвищий - до 92%. Максимальна величина струму в навантаженні кожного плеча становить ±2 А.

Багатофункціональні DC/DC-конвертери

Процеси підвищення ступеня інтеграції та природне прагнення скорочувати кількість дискретних компонентів у кінцевому виробі призводить до появи різноманітних багатофункціональних мікросхем, у тому числі у сфері перетворення напруги. Фірмою MAXIM випускається широка гама багатофункціональних контролерів живлення для наступних сфер використання:

• цифрові фотоапарати та відеокамери (MAX1800-MAX1802);
• РК-монітори TFT (MAX1880-MAX1885, MAX1889, MAX1998);
• CPU/GPU (MAX1816, MAX1994);
• основні контролери системи живлення в ноутбуках (MAX1901, MAX1997, MAX1999);
• модеми xDSL/cable (MAX1864, MAX1865);
• супутникові телефони (MAX888, MAX1863);
• кишенькові комп'ютери PDA (MAX781);
• живлення ламп підсвічування CCFT та контролерів LCD (MAX753,MAX754).

Відмінна риса цих пристроїв - застосування в конкретній області, і навіть наявність кількох виходів із різними рівнями напруг. Прикладом може бути мікросхема MAX1800, призначена для використання в системі живлення цифрового фотоапарата або відеокамери. Вона працює при напрузі на вході від 0,7 до 5,5 В. На виходах конвертера виробляється цілий ряд напруг (ККД до 95%):

• +3,3 (до 1,5 А) - головний вихід, харчування логіки;
• +15 і -7,5 В - живлення CCD-матриці;
• +18 і +12 В - живлення LCD-модуля;
• +7 - живлення CCFL;
• +1,8 В – харчування MCU (CORE).

Крім того, контролер MAX1800 (рис.10) може керувати однією чи декількома допоміжними мікросхемами MAX1801 для живлення мініатюрних електродвигунів.

У таблиці наведено низку характеристик деяких DC/DC-конвертерів фірми MAXIM.

Таблиця. Основні характеристики DC/DC-перетворювачів фірми MAXIM

Література

1. MAXIM full-line CD-Catalog, 2002 Edition.
2. Ераносян С.А.Мережеві блоки живлення з високочастотними перетворювачами.Л.: Енергоатоміздат. Ленінгр.відд-ня. 1991.
3. Інтегральні мікросхеми: Мікросхеми для імпульсних джерел живлення та їх застосування. Видання 2-ге.М.: ДОДЕКА.2000.
4. International Rectifier. Силові напівпровідникові пристрої. Пер.з англ. за ред. В.В.Токарьова. Перше видання. Вороніж. 1995.

Фірма MAXIM Integrated Products сьогодні є загальновизнаним світовим лідером у сфері розробки та виробництва найширшого спектру інтегральних схем для найрізноманітніших областей мікроелектроніки. Безліч рішень фірма пропонує в галузі технологій перетворення потужності. Номенклатура випускаються мікросхем-перетворювачів охоплює практично всю сукупність поточних потреб електроніки у цій сфері. У статті будуть розглянуті можливості деяких найцікавіших перетворювачів постійної напруги фірми MAXIM.

Як відомо, в основі роботи імпульсного перетворювача лежить процес передачі енергії зі входу на вихід шляхом перекомутації реактивного елемента з певною частотою. У цьому існує розподіл перетворювачів на дві групи - індуктивні і конденсаторні (рис.1).

Індуктивні перетворювачі напруги

Індуктивні DC/DC-конвертери представлені фірмою MAXIM найширше. Випускається 218 різних мікросхем індуктивних перетворювачів:

• підвищують (Step-Up);
• знижувальні (Step-Down);
• підвищуючі/знижувальні (Step-Up/Down);
• інвертируючі (Inverter).

Індуктивні перетворювачі MAX1724 і MAX1709, що підвищують.

Мікросхема MAX1724 являє собою високоефективний (ККД до 90%) конвертер, що підвищує, доступний в тонкому 5-ніжному корпусі SOT23. Він має унікально низький струм спокою – близько 1,5 мкА. Цей пристрій спеціально розроблений фірмою MAXIM для використання в портативних переносних приладах з живленням від однієї або двох алкалінових або NiMH-батарей. Нижній діапазон вхідної напруги цієї мікросхеми становить 0,8 В. Конвертер побудований за схемою синхронного випрямляча, що виключає необхідність використання зовнішнього діода Шоттки. Завдяки цьому для забезпечення роботи перетворювача необхідно лише 3 зовнішні елементи (рис.2). Для зниження електромагнітних випромінювань в MAX1724 використовується власна схема зниження шуму, що генерується. Вбудовані ключі на N-канальних польових транзисторах забезпечують вихідний струм у навантаженні до 150 мA при напрузі на виході від 2,7 до 5 (залежить від типу мікросхеми). Окремий висновок/SHDN (рис.2) дозволяє керувати роботою перетворювача. Струм у режимі Shutdown не перевищує 0,1 мкА.

У випадках, коли необхідно забезпечити живлення потужнішого навантаження, фірма MAXIM пропонує інше рішення - MAX1709. Цей прилад забезпечує вихідний струм до 4 А при напрузі на вході 3,3 В. Діапазон вхідної напруги лежить у межах від 0,7 до 5 В. Таким чином, забезпечується можливість використання мікросхеми MAX1709 у пристрої, що живиться від однієї батареї на 1,2 В. Фіксована частота перемикання забезпечує роботу перетворювача на частоті основної гармоніки, що дорівнює 600 кГц. Вибір цієї частоти дозволяє використовувати прості схеми фільтрації зниження шумів. Крім того, підвищена частота перемикання знижує розміри котушки індуктивності, що використовується. При необхідності конвертер може працювати на частоті зовнішнього генератора (від 350 кГц до 1 МГц), що підключається до виводу CLK (рис.3). Шляхом зміни номіналів зовнішніх компонентів є можливість програмувати роботу перетворювача в режимі "м'якого старту", а також обмежувати максимальний струм навантаження. Це може бути важливим в умовах живлення пристрою від батарей.

Слід зазначити, що завдяки можливості роботи розглянутих приладів при зниженні вхідної напруги живлення аж до 0,7 -0,8 В, вони можуть забезпечити більш тривалу роботу різноманітних переносних пристроїв з живленням від батарей, підвищуючи тим самим їх споживчі якості.

Знижувальний індуктивний перетворювач MAX1917

Сучасні вимоги до мініатюризації та зниження вартості кінцевого виробу спонукають виробників безперервно оптимізувати характеристики своїх розробок. Прикладом може бути DC/DC-конвертер MAX1917, призначений для комплексного керування живленням DDR-пам'яті. Цей перетворювач побудований на основі розробленої фірмою MAXIM архітектури Quick-PWM™. Вона дозволяє забезпечити дуже малий час відгуку схеми, що управляє, на зміни струму навантаження. Завдяки цьому знижується кількість та загальна ємність конденсаторів на виході конвертера. На рис.4 показано схему включення перетворювача.

Мікросхема MAX1917 забезпечує управління ключами N-FET, дозволяючи реалізувати понижуючий синхронний випрямляч з струмом, що втікає або витікає, в навантаженні до 25 А при напрузі до 3,6 В. Максимальний ККД може досягати величини 96% при струмі в кілька ампер. Підвищенню ККД сприяє, зокрема, зчитування інформації про струм у навантаженні з переходу сток-витік нижнього в плечі польового транзистора. Це дозволяє обійтися без використання спеціального резистора як датчик струму, виключивши його теплові втрати.

Початкова частота перемикання мікросхеми MAX1917 може вибиратися з 200 ряду; 300; 400; 550 кГц. У процесі стабілізації вихідної напруги ця частота змінюється досить у межах залежно від струму навантаження і вхідної напруги.

Напруга на виході задається через вхід DDR. За допомогою зовнішніх елементів задаються параметри вбудованих схем обмеження максимального струму та «м'якого старту».

На рис.5 показаний графік зміни напруги на навантаженні у разі стрибка струму з 2,5 до 18 А. На осцилограмі видно, що час відновлення напруги при зміні струму не перевищує 20 мкс.

Незважаючи на те, що описаний прилад створений, перш за все, для застосування в системі живлення DDR-пам'яті, він може використовуватися і як понижувальний перетворювач загального призначення зі змінюваною частотою перемикання.

В даний час фірмою MAXIM виробляється велика кількість спеціалізованих знижувальних конвертерів для різних сфер застосування:

• системи живлення мобільних телефонів (MAX1820-1821, MAX1958-1959);
• драйвери модулів Пелтьє (MAX1968-1969, MAX8520-8521);
• системи живлення ноутбуків (MAX1534, MAX1710-1712, MAX1717-1718, MAX1791, MAX1844);
• системи живлення сучасних CPU (MAX797798, MAX1624-MAX1625, MAX1638-1639).

Знижувальні конвертери, що випускаються, охоплюють діапазон вихідних струмів аж до 60 А (MAX5041). Багато пристроїв працюють на дуже високих частотах перемикання - 1,2 МГц (MAX1734, MAX1921), 1 МГц (MAX1821), що дозволяє підвищувати питому потужність блоків живлення за рахунок зниження розмірів реактивних елементів, що передають енергію.

Підвищуючий/знижувальний перетворювач MAX1672

Мабуть, MAX1672 - найфункціональніший конвертер серед виробів MAXIM такого типу. Випускається в дуже маленькому QSOP-корпусі, він забезпечує вихідну напругу в діапазоні від 1,25 до 5,5 при струмі 300 мА без зовнішнього транзистора (рис.6). Перетворювач працездатний при вхідній напрузі від 1,8 до 11 В. Типовий ККД при роботі в режимі "Step-Up" становить 85%.

Перетворювач MAX1672 являє собою пристрій, що комбінує 2 різних методи перетворення напруги і не є класичним перетворювачем Кука. Для підвищення напруги до складу приладу входить конвертер, що підвищує, на основі вбудованого N-канального MOSFET-транзистора і мініатюрної зовнішньої котушки індуктивності (10 мкГ). Зниження напруги виконується вбудованим лінійним регулятором "low-drop" за допомогою транзистора P-FET.

Існує 3 різних режими роботи перетворювача MAX1672:

• Вхідна напруга нижче вихідного - працює конвертер, що підвищує.
• Вхідна напруга трохи більше вихідного - це найбільш ефективний режим роботи - працюють конвертер, що підвищує, і лінійний регулятор. У цьому режимі перетворювач, що підвищує, автоматично підтримує напругу на вході лінійного регулятора, необхідне для його роботи. На графіку залежності ККД від вхідної напруги (рис.7) видно, що в цей момент досягається пік ефективності - ККД понад 94% (при струмі навантаження 10мА). Крім того, задіяний лінійний регулятор здійснює якісну фільтрацію високочастотних шумів конвертера, що підвищує.
• Вхідна напруга значно більша за вихідну - працює тільки лінійний регулятор, ККД падає зі зростанням вхідної напруги.

Вихідна напруга може бути як змінюваною (за допомогою зовнішніх резисторів), так і фіксованою - зміна його значення (3,3 або 5 В) проводиться по входу «3/5». Мікросхема має детектор зниження напруги живлення (висновок /PGO), параметри роботи якого можна встановлювати за допомогою дільника напруги, підключеного до висновку PGI. У режимі Shutdown навантаження відключається від входу, а струм споживання мікросхеми знижується до 0,1 мкА.

Реалізована в приладі система захисту від перегріву вимикає прохідний транзистор при підвищенні температури кристала до +150 °С і включає знову при охолодженні до +20 °С. Вбудована схема обмеження максимального струму через котушку індуктивності дозволяє вибирати два значення: 0,5 та 0,8 А.

Інвертори напруги MAX774, MAX775 та MAX776

Група мікросхем MAX774-MAX776 є набором інверторів, що характеризуються стабільно високим ККД у великому діапазоні струмів навантаження. Розрізняються вони лише значенням вихідної напруги, тому достатньо розглянути особливості одного конвертера - MAX774 з негативною вихідною напругою -5 Ст.

Мікросхема призначена для побудови інверторів напруги з використанням зовнішнього транзистора P-FET і забезпечує ККД 85% в діапазоні струмів навантаження від 5 мА до 1 А. Це стало можливим завдяки реалізованій у приладі унікальній схемі управління, що поєднує переваги частотно-імпульсної модуляції (PFM) пропуском імпульсів (ультранизкий струм споживання), та високої ефективності конвертера з широтно-імпульсною модуляцією (PWM) на великих потужностях навантаження.

Конденсаторні перетворювачі напруги

Для живлення малопотужних навантажень, таких як LCD, VCO (генератори, керовані напругою), діоди налаштування тощо, дуже вигідно використовувати перетворювачі напруги на конденсаторах, що комутуються. Використання таких пристроїв не потребує індуктивних (намоточних) компонентів, вони дозволяють створювати дешеві та малогабаритні модулі живлення. Фірмою MAXIM виробляється велика кількість подібних перетворювачів, які можуть бути як з фіксованою вхідною напругою, так і регульовані.

На рис.8 показано типову схему включення регульованого конденсаторного конвертера MAX889T. Він забезпечує стабілізовану напругу на навантаженні в межах від -2,5 до -Vin при струмі 200 мА. Цей прилад працює на частоті 2 МГц, що дозволяє використовувати дуже невеликі зовнішні конденсатори, але підвищує свій струм споживання. Окремий висновок /SHDN дозволяє керувати роботою мікросхеми за допомогою зовнішньої логіки (струм управління не більше 0,1 мкА).

Як і в більшості інших DC/DC-конвертерів фірми MAXIM, у цьому пристрої реалізовані функції «м'якого старту», ​​обмеження кидка струму в момент запуску, схеми захисту від короткого замикання та перегріву кристала.

Існують також двополярні конденсаторні конвертери на різні величини напруги (MAX768, MAX864, MAX865), подвоювачі напруги (MAX680, MAX681) та ін.

Перетворювачі на двополярну напругу (Balanced)

Більшість спеціалізованих перетворювачів однополярної напруги у двополярній фірмі MAXIM побудовані на різних варіантах конденсаторних конвертерів. Однак їх важко використовувати для живлення потужних навантажень. Тому у разі необхідності створення потужного двополярного перетворювача слід звернути увагу на мікросхеми MAX742 та MAX743. Перша використовується з двома зовнішніми транзисторами і забезпечує потужність навантаження до 60 Вт, а друга має внутрішні польові транзистори і допускає підключення навантаження потужністю до 3 Вт.

DC/DC-конвертер MAX742 призначений для створення джерел живлення потужністю від 3 до 60 Вт. Завдяки використанню двох незалежних котушок індуктивності цей прилад (на відміну від варіанта з трансформатором) забезпечує роздільне регулювання напруги у кожному плечі з точністю 4%. Перетворювач працює на частоті 100 або 200 кГц з використанням ШІМ. Він перетворює вхідну напругу (від 4,2 до 10 В) у вихідну ±12 або ±15 В (необхідна напруга встановлюється за допомогою спеціального виводу). ККД при частоті перемикання 100 кГц найвищий - до 92%. Максимальна величина струму в навантаженні кожного плеча становить ±2 А.

Багатофункціональні DC/DC-конвертери

Процеси підвищення ступеня інтеграції та природне прагнення скорочувати кількість дискретних компонентів у кінцевому виробі призводить до появи різноманітних багатофункціональних мікросхем, у тому числі у сфері перетворення напруги. Фірмою MAXIM випускається широка гама багатофункціональних контролерів живлення для наступних сфер використання:

• цифрові фотоапарати та відеокамери (MAX1800-MAX1802);
• РК-монітори TFT (MAX1880-MAX1885, MAX1889, MAX1998);
• CPU/GPU (MAX1816, MAX1994);
• основні контролери системи живлення в ноутбуках (MAX1901, MAX1997, MAX1999);
• модеми xDSL/cable (MAX1864, MAX1865);
• супутникові телефони (MAX888, MAX1863);
• кишенькові комп'ютери PDA (MAX781);
• живлення ламп підсвічування CCFT та контролерів LCD (MAX753,MAX754).

Відмінна риса цих пристроїв - застосування в конкретній області, і навіть наявність кількох виходів із різними рівнями напруг. Прикладом може бути мікросхема MAX1800, призначена для використання в системі живлення цифрового фотоапарата або відеокамери. Вона працює при напрузі на вході від 0,7 до 5,5 В. На виходах конвертера виробляється цілий ряд напруг (ККД до 95%):

• +3,3 (до 1,5 А) - головний вихід, харчування логіки;
• +15 і -7,5 В - живлення CCD-матриці;
• +18 і +12 В - живлення LCD-модуля;
• +7 - живлення CCFL;
• +1,8 В – харчування MCU (CORE).

Крім того, контролер MAX1800 (рис.10) може керувати однією чи декількома допоміжними мікросхемами MAX1801 для живлення мініатюрних електродвигунів.

У таблиці наведено низку характеристик деяких DC/DC-конвертерів фірми MAXIM.

Таблиця. Основні характеристики DC/DC-перетворювачів фірми MAXIM

Література

1. MAXIM full-line CD-Catalog, 2002 Edition.
2. Ераносян С.А.Мережеві блоки живлення з високочастотними перетворювачами.Л.: Енергоатоміздат. Ленінгр.відд-ня. 1991.
3. Інтегральні мікросхеми: Мікросхеми для імпульсних джерел живлення та їх застосування. Видання 2-ге.М.: ДОДЕКА.2000.
4. International Rectifier. Силові напівпровідникові пристрої. Пер.з англ. за ред. В.В.Токарьова. Перше видання. Вороніж. 1995.