КАТАЛОГ ЭЛЕКТРОННЫХ КОМПОНЕНТОВ
Паccивные элементы
Варисторы
Конденсаторы
Конденсаторы SMD
Конденсаторы керамические SMD
Конденсаторы электролитические SMD
Конденсаторы танталовые SMD
Конденсаторы выводные
Электролитические конденсаторы купить в Киеве, Украина
Конденсаторы пленочные
Конденсаторы высоковольтные
Конденсаторы танталовые
Ионисторы
Индуктивности и дроссели
Индуктивности SMD
Индуктивности выводные (дросcели)
Кварц. резонаторы
Кварцевые резонаторы выводные
Кварцевые резонаторы SMD
Резисторы
Резисторы SMD
резисторы 0603
резисторы 0805
резисторы 1206
резисторы 1210
резисторы 2010
резисторы 2512
резисторы SMD
Резисторы выводные
Резисторы выводные аксиальные
Резисторы подстроечные
Резисторы мощные >20Вт
Резисторы керамические
Резисторы разные
Диоди и стабилитроны
Выпрямительные диоды купить Киев
Диоды защитные
Диодные модули
Стабилитроны
Транзисторы
Транзисторы
Транзисторы биполярные
Транзисторы полевые
Транзисторы IGBT
Транзисторы СВЧ
Тиристоры
Оптоэлектроника
Оптические приборы
Оптопары
Оптические трансиверы
Светодиоды
Светодиоды выводные
Светодиоды SMD
Светодиодные ленты
Светодиодные блоки
Светодиодные модули
Светодиодные кластеры
Светодиоды ИК
Фотодиоды
Фотоприёмники
Индикаторы и дисплеи
Индикаторы
Дисплеи LCD
Дисплеи TFT
Панели оператора
Микросхемы
Микросхемы
Микросхемы акселерометры
Микросхемы АЦП
Микросхемы ЦАП
Микросхемы измерительные
Микросхемы генераторы-синтезаторы частоты
Микросхемы генераторы частоты
Микросхемы драйверы
Микросхемы ИОН
Микросхемы зарядные для аккумуляторов
Микросхемы интерфейса
Микросхемы интегральные
Микросхемы изоляторы сигналов
Микросхемы изоляторы цифрового сигнала
Микросхемы ключи
Микросхемы интеллектуальные ключи
Коммутаторы
Микросхемы коммутаторы аналоговых сигналов
Микросхемы коммутаторы
Микроконтроллеры купить Киев
Микросхемы контроллеры
Микроконтроллеры разные
Микросхемы микроконтроллеры
Микросхемы микроконтроллеры разные
Операционные усилители
Компараторы
Микросхемы стабилизаторы
Микросхемы напряжения
Микросхемы регуляторы линейные
Линейные регуляторы
Микросхемы регуляторы разные
Микросхемы импульса
Микросхемы логики разные
Микросхемы логические
Микросхемы логики
Микросхемы логики еще
Микросхемы логические программируемые
Микросхемы памяти
Микросхемы усилители
Микросхемы усилительные
Микросхемы приёмо-передатчики
Микросхемы приёмо-передатчики разные
Микросхемы DC интеллектуальные ключи
Микросхемы датчики температуры
Микросхемы AD
Микросхемы ПЛИС та ПАИС
Микросхемы времени
Модули ЦПУ
Микропроцессоры
Преобразователи
Преобразователи модульные
Преобразователи интегральные
Преобразователи AC/DC модульные
Преобразователи DC/DC модульные
Преобразователи частотные
Микросхемы преобразователи
Преобразователи разные
Элементы питания
Аккумуляторы
Батарейки
Предохранители
Предохранители
Держатели предохранителя
Предохранители самовостанавливающиеся
Звукоизлучатели
Силовые модули и блоки
Силовие модули
Силовые блоки разные
Силовые выключатели
Приёмо-передатчики
Реле, кнопки, переключатели
Реле
Реле твердотельные
Реле времени
Кнопки
Разъёмы, клемники, соединители
Разъёмы
Разъёмы другие
Контакторы
Клеммники
Соединители
Коннекторы SIM
Корпусы, вентиляторы, радиаторы
Корпусы
Вентиляторы
Радиаторы
Трансформаторы
Антенны
Антенны
Антенные переходники
Датчики, энкодеры, измерители
Энкодеры
Датчики влажности
Датчики индуктивные
Датчики положения
Датчики положения оптические
Датчики температуры
Датчики давления
Датчики тока
Датчики разные
Измерители-регуляторы температуры и физ.величин
Расходомеры
Средства для разработки
Средства для разработчика
Наборы (киты)
Программаторы
Ферриты
Разное

Быстрое решение: бюджетный неизолированный источник питания на контроллере VIPer122

10.08.2020

st__viper122_800x340

 

 

 

Разработать и изготовить недорогой сетевой источник питания с выходной мощностью 11 Вт и КПД 77%, достаточным для широкого применения – вполне реальная задача. Для этого нужен контроллер VIPer122 производства STMicroelectronics, минимальная обвязка и минутный расчет с помощью утилиты eDesignSuite.

Часто у разработчиков электроники возникает потребность в максимально простом и дешевом сетевом адаптере. В идеале мы хотим получить низковольтный источник питания с выходным током в несколько сотен миллиампер и при этом не связываться с трудоемкими расчетами трансформаторов и компонентов обвязки. Специально для таких случаев компания STMicroelectronics разработала линейку контроллеров VIPerPlus, позволяющих создавать бюджетные и простые сетевые источники питания. Рассмотрим, как с помощью утилиты eDesignSuite можно за несколько минут получить законченную схему неизолированного сетевого источника питания на базе контроллера VIPer122. В качестве практического примера в статье рассматриваются характеристики типового сетевого адаптера STEVAL-VP12201B.

Современные сетевые блоки питания в погоне за высоким КПД становятся все сложнее. Производители старательно добиваются от своих преобразователей дополнительных 0,1% КПД. Другой популярной тенденцией, характерной для малопотребляющей электроники, является переход на аккумуляторное питание. Однако у батареек и аккумуляторов также есть множество недостатков, начиная от узкого диапазона рабочих температур и заканчивая необходимостью периодической замены/подзарядки элементов питания.

С другой стороны, у любого разработчика хотя бы раз в жизни возникает потребность в максимально простом и дешевом сетевом адаптере. При этом если у разработчика нет достаточного опыта и речь идет о небольшой выходной мощности, то создание сверхсовременного и сверхсложного преобразователя с фантастически высоким КПД вряд ли имеет смысл. В то же время, если требуемый выходной ток составляет сотни миллиампер, использование батареек также не всегда будет оправдано.

Специально для таких случаев, когда от сетевого источника питания требуется в первую очередь низкая стоимость и максимальная простота, а КПД имеет второстепенное значение, компания STMicroelectronics разработала линейку контроллеров VIPerPlus. В частности, с помощью контроллера VIPer122 можно без проблем создать неизолированный сетевой адаптер мощностью до 5 Вт⋅c выходным током до 200 мА.

Рассмотрим особенности разработки неизолированного сетевого источника питания на базе контроллера VIPer122 с помощью бесплатной утилиты eDesignSuite. В качестве готового практического примера анализируются характеристики типового неизолированного преобразователя STEVAL-VP12201B с выходным напряжением 15 В и током до 200 мА (рисунок 1).

ris_1-2 (4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1. Неизолированный сетевой преобразователь STEVAL-VP12201B 15 В, 200 мА на базе VIPer122

Семейство контроллеров VIPerPlus

Для начала следует сказать пару слов о семействе контролеров VIPerPlus производства ST. Общей отличительной чертой этих контроллеров является высокая степень интеграции. Они объединяют в одном корпусе ШИМ-контроллер, высоковольтный силовой транзистор, различные вспомогательные цепи и цепи защиты. В результате принципиальные схемы источников питания, использующих контроллеры VIPerPlus, оказываются максимально простыми (рисунок 2).

ris_2-2 (3)Рис. 2. Преобразователи семейства VIPerPlus призваны максимально упростить создание сетевых адаптеров и источников питания

В настоящий момент семейство VIPerPlus объединяет несколько серий контроллеров (рисунок 3). У каждой из серий есть свои отличительные особенности. В частности, контроллеры VIPer122 и VIPer222 идеально подходят для создания сетевых бюджетных адаптеров с минимальным числом внешних компонентов. Контроллер VIPer122 обеспечивает выходную мощность сетевых адаптеров до 5 Вт при широком диапазоне входных напряжений 85…265 В AC, а контроллер VIPer222 обеспечивает выходную мощность до 8 Вт. Если речь идет о более узком диапазоне входных напряжений (номинальное напряжение 230 В AC) и открытом исполнении источника питания, то мощность адаптера с VIPer122 может достигать 9…11 Вт.

ris_3-1 (1)Рис. 3. Обзор преобразователей семейства VIPer

Обзор контроллера VIPer122

VIPer122 является высоковольтным преобразователем, который объединяет в одном корпусе ШИМ-контроллер, силовой МОП-транзистор с рейтингом напряжений 730 В, источник опорного напряжения 3,3 В, схему плавного запуска, защиту от перегрузки по току и напряжению, защиту от перегрева, генератор и измерительный резистор (рисунок 4). Встроенный ключ имеет сопротивление канала в открытом состоянии 27 Ом и позволяет коммутировать ток до 2 А (ограничено предельной температурой кристалла 150°С). Встроенный генератор обеспечивает базовую частоту коммутаций 60 кГц. Кроме того, спектр базового частотного сигнала дополнительно расширяется за счет модуляции в диапазоне ±4 кГц с частотой модуляции 230 Гц. Такой метод расширения спектра упрощает борьбу с помехами и позволяет использовать компактный выходной фильтр.

Контроллер VIPer122 работает в режиме контроля тока. Для этого используется встроенный резистор. Напряжение с резистора поступает на вход усилителя рассогласования, где сравнивается с напряжением с внешнего резистивного делителя или оптопары (вход EA-IN). Коммутация силового транзистора выполняется с помощью ШИМ и с учетом состояния на выходе усилителя. Таким образом, обратная связь в неизолированных адаптерах на базе VIPer122 может осуществляться с помощью простейшего резистивного делителя, а в случае использования изолированной топологии обратная связь осуществляется поcредством оптопары.

Компаратор OCP отвечает за защиту от перегрузки по току. Он отслеживает напряжение с измерительного резистора, которое не должно превышать предельное значение.

Еще одним преимуществом контроллера VIPer122 является наличие режима Burst mode, который позволяет обеспечивать потребление на уровне 40 мВт (230 В AC) даже при полном отсутствии нагрузки.

ris_4 (1)Рис. 4. Внешний вид и блок-схема контроллера VIPer122

С учетом параметров ключей и возможностей теплоотвода при входном переменном напряжении 230 В контроллер VIPer122 может обеспечивать выходную мощность до 9 Вт для адаптеров в закрытых невентилируемых корпусах и до 11 Вт для источников питания в открытом исполнении. При более широком диапазоне входных напряжений 85…265 В AC мощность составляет 5 и 6 Вт соответственно.

С помощью VIPer122 можно создавать как изолированные, так и неизолированные сетевые источники питания. В первую очередь нас интересует самый простой и бюджетный вариант – неизолированный понижающий источник питания, каковым является, например, типовой преобразователь STEVAL-VP12201B.

Неизолированный сетевой адаптер на VIPer122

Базовая схема неизолированного сетевого адаптера на VIPer122 представлена на рисунке 5. Данная схема содержит сам контроллер VIPer122 и полтора десятка внешних компонентов. Кратко рассмотрим их назначение:

  • D1 – входной выпрямительный диод;
  • NTC – входной термистор, позволяющий защитить сеть от бросков тока. Для защиты от перегрузки по току вместо термистора может использоваться низкоомный ограничительный резистор (единицы…десятки Ом) или плавкий предохранитель;
  • С1 – емкость входного фильтра. Фильтр определяет пульсации входного выпрямленного напряжения. Для более качественной стабилизации напряжения могут использоваться LC- или CLC-фильтры;
  • Lout, Cout – выходной фильтр;
  • D5 – обратный диод;
  • Rea-in1, Rea-in2 – резистивный делитель, определяющий выходное напряжение. Сигнал с этого делителя поступает на вход EA-IN усилителя рассогласования. С одной стороны, номиналы этих резисторов должны быть достаточно большими, чтобы минимизировать потребление. С другой стороны, если сопротивление резистивной цепочки будет слишком большим, могут возникнуть проблемы с построением цепи компенсации;
  • С2 – дополнительный конденсатор, используемый для фильтрации сигнала обратной связи;
  • D2 – диод обратной связи. Данный диод обеспечивает подачу сигнала обратной связи;
  • при необходимости выходное напряжение адаптера может использоваться для питания самого контроллера, для этого в схему необходимо добавить дополнительный диод Daux между катодом D2 и входом VCC;
  • Сvcc – развязывающий конденсатор, подключаемый ко входу питания контроллера (VCC). При первоначальном включении питания внутренний источник тока VIPer122 заряжает конденсатор Сvcc до порогового напряжения 13 В (VON), после чего источник тока выключается, и схема начинает плавный запуск. Далее питание контроллера осуществляется либо от внешнего источника, либо от выхода адаптера через диоды D2 и Daux (на схеме не показан);
  • Rea-out1, Cea-out1, Cea-out2 – цепь компенсации, подключаемая к выходу усилителя рассогласования EA-OUT;
  • в схеме также может присутствовать выходной нагрузочный резистор. Он необходим для защиты от бросков напряжения при отключении нагрузки. Его номинал выбирается, исходя из компромисса между броском напряжения и собственным потреблением.

ris_5 (1)

Рис. 5. Неизолированный сетевой адаптер на VIPer122

Обычно расчет выполняется в обратном порядке: сначала выбирается требуемое выходное напряжение, потом резистор Rea-in1, после чего уравнение решается относительно Rea-in2.

Особую сложность представляет расчет цепи компенсации. В контроллере VIPer122 используется транскондуктивный усилитель — усилитель тока, управляемый напряжением (Operational Transconductance Amplifier, OTA). Для корректировки его частотной характеристики предлагается использовать цепь компенсации второго типа (Type 2). Расчет этой цепи может быть проблематичным для начинающих разработчиков, поэтому для них более приемлемым вариантом будет автоматический расчет схемы с помощью онлайн-утилиты eDesignSuite.

Расчет схемы понижающего преобразователя

При расчете схемы вручную основную сложность представляет расчет цепи компенсации. В то же время этот вопрос подробно описан в различных источниках, например, в разделе «Type II Compensator Using OTA» статьи «Demystifying Type II and Type III Compensators Using OpAmp and OTA for DC/DC Converters» предлагается подробное описание расчета такой схемы.

Однако, как уже отмечалось выше, адаптер на VIPer122 будет в первую очередь интересен начинающим разработчикам или тем, кто не хочет тратить время на тщательные расчеты. Поэтому для большинства пользователей более практичным окажется автоматический расчет схемы с привлечением онлайн утилиты eDesignSuite. При этом сам расчет, или, точнее сказать, генерация схемы, состоит из нескольких простых шагов.

  • Шаг 1. Заходим на страницу eDesignSuite.
  • Шаг 2. Нажимаем кнопку «Start Design».
  • Шаг 3. Выбираем в меню слева пункт «Converter».
  • Шаг 4. Выбираем пункт «AC/DC».
  • Шаг 5. Выбираем пункт «Non Isolated».
  • Шаг 6. Выбираем пункт «Buck».
  • Шаг 7. Выбираем из списка контроллеров VIPer122LS.
  • Шаг 8. В появившемся окне будет представлена базовая схема адаптера, а слева от нее – панель ввода входных данных (рисунок 6). Пользователь должен задать диапазон входных напряжений (или выбрать готовый диапазон, например, European Range 50 Hz), частоту сети (50 или 60 Гц), выходное напряжение (3,3…70 В), выходной ток (не более 0,28 мА). Далее следует нажать кнопку «Start Design».

ris_6big (1)

Рис. 6. Окно ввода исходных данных утилиты eDesignSuite

  • Шаг 9. Утилита автоматически рассчитает все компоненты и параметры схемы и выведет их на экран. Пример расчета представлен на рисунке 7. В левой части окна будут собраны исходные данные к расчету и расчетные параметры схемы:
  • актуальное выходное напряжение;
  • нестабильность напряжения;
  • пульсации тока;
  • выпрямленное среднее входное напряжение;
  • средний входной ток;
  • пиковый входной ток;
  • среднеквадратичный входной ток;
  • запас по фазе;
  • нагрев кристалла.

В средней части окна находится схема адаптера. Причем пользователь может в любой момент скорректировать параметры схемы (добавить или удалить выходной нагрузочный резистор, задать запас по фазе в цепи компенсации и так далее).

Под схемой представлены осциллограммы сигналов, график КПД и диаграмма Боде.

Слева приводится перечень компонентов и расчет мощности потерь для компонентов схемы.

ris_7big

Рис. 7. Утилита eDesignSuite автоматически рассчитывает компоненты и параметры схемы

Таким образом, генерация схемы может занять всего несколько минут.

Для того чтобы оценить возможности VIPer122LS на практике, следует воспользоваться готовым типовым источником питания STEVAL-VP12201B.

Обзор типового сетевого неизолированного источника питания STEVAL-VP12201B

При осмотре платы источника питания STEVAL-VP12201B сразу бросается в глаза ее простота: контроллер, несколько диодов, колодки разъемов, пассивные компоненты – вот, собственно, и все. Но именно эта простота и привлекает больше всего.

STEVAL-VP12201B предназначен для работы со входными напряжениями 85…265 В AC и обеспечивает выходную мощность 5 Вт. Выходное напряжение схемы составляет 15 В, а ток достигает 200 мА. Отличительными чертами STEVAL-VP12201B является высокий КПД – до 77% при полной нагрузке, и сверхмалое потребление – всего 30 мВт при отсутствии нагрузки. Благодаря встроенной схеме модуляции частоты ШИМ- и ЭМИ-фильтрам по уровню шума данный источник питания соответствует требованиям IEC55022 Class B.

Общие характеристики STEVAL-VP12201B представлены в таблице 1.

Таблица 1. Характеристики STEVAL-VP12201B

Параметр Мин. Тип. Макс.
Входное напряжение, В AC 85 265
Частота преобразования, Гц 47 63
Выходное напряжение, В AC 13,5 15 16,5
Выходной ток, А 0,2
Выходная мощность, Вт 3
Нестабильность выходного напряжения, мВ 100
Потребление в режиме ожидания (230 В AC), мВт 30
Минимальный КПД в активном режиме, % 74,46
Минимальный КПД при нагрузке 10%, % 64,46
Максимальная рабочая температура, ºC 60

Схема типового источника питания STEVAL-VP12201B представлена на рисунке 8. Данная схема немного отличается от базовой схемы, приведенной на рисунке 5:

  • вместо термистора здесь используется входной ограничительный резистор R1, который необходим для ограничения пусковых токов;
  • входной фильтр представлен LC-цепочкой;
  • питание контроллера после отключения встроенного источника тока осуществляется от выхода схемы через диоды Daux и D4;
  • нагрузочный резистор Rbl обеспечивает минимальную нагрузку 0,45 мА. Он необходим, чтобы защитить выход от перенапряжений при отключении нагрузки.

Расчет компонентов схемы, в том числе – цепи компенсации, можно найти в руководстве «AN5401 Application note. 15 V, 3 W buck converter based on VIPER122».

ris_8 (1)

Рис. 8. Схема неизолированного сетевого преобразователя STEVAL-VP12201B

На рисунке 9 представлены осциллограммы токов и напряжений при полной нагрузке и номинальном входном напряжении 230 В AC. Как видно из осциллограмм, при полной нагрузке адаптер продолжает работать в режиме непрерывных токов.

ris_9n

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 9. Осциллограммы тока индуктивности при полной нагрузке (входное напряжение 230 В AC)

Выходная характеристика источника напряжения представлена на рисунке 10. На графике можно наблюдать возрастание напряжения при малой нагрузке. Эту неприятную особенность следует учитывать. При отсутствии выходного резистора Rbl нестабильность напряжения в этой области была бы еще выше. Иными словами, чтобы уменьшить нестабильность напряжения, следует выбирать более низкий номинал Rbl. С другой стороны, уменьшение сопротивления Rbl негативно скажется на КПД.

ris_10

 

 

 

 

 

 

Рис. 10. Выходная характеристика преобразователя STEVAL-VP12201B

На рисунке 11 представлены пульсации выходного напряжения при полной нагрузке, а на рисунке 12 – пульсации выходного напряжения при отсутствии внешней нагрузки. Как видим, размах пульсаций достигает десятков мВ и, согласно документации, ограничен значением 100 мВ. Если для конкретного приложения это слишком много, то может потребоваться дополнительный фильтр или стабилизатор напряжения.

ris_11

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 11. Осциллограммы выходного напряжения при полной нагрузке (входное напряжение 230 В AC)

ris_12

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 12. Осциллограммы выходного напряжения без нагрузки (входное напряжение 230 В AC)

С учетом нестабильности зависимости выходного напряжения от тока, в первую очередь следует опасаться скачкообразных изменений нагрузки. Отклик схемы на 100% увеличение нагрузки (с 0 до 200 мА) представлен на рисунке 13. Как видно из диаграммы, диапазон изменения выходного напряжения составил 14,61…15,85 В.

ris_13

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 13. Отклик схемы на скачкообразное изменение нагрузки с 0 А до 0,2 А (входное напряжение 230 В AC)

Так как запуск импульсных преобразователей обычно сопровождается значительными пусковыми токами, в частности – из-за заряда выходных конденсаторов, то при неблагоприятном стечении обстоятельств возможно насыщение индуктивности и выгорание силового ключа. Чтобы этого не происходило, в VIPer122 реализована схема плавного запуска, которая ограничивает выходной ток при старте (рисунок 14). Выходной ток при запуске не зависит от основной схемы управления и ступенчато увеличивается с 0 до максимального значения за 16 шагов. Время работы схемы плавного запуска составляет около 8,5 мс.

ris_14

Рис. 14. Осциллограммы выходного тока и напряжения при запуске (входное напряжение 230 В AC)

Благодаря встроенной схеме расширения спектра кондуктивный шум преобразователя соответствует требованиям IEC55022 Class B. Спектр выходного напряжения представлен на рисунке 15.

ris_15 (1)

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 15. Спектральный состав выходного напряжения STEVAL-VP12201B (входное напряжение 230 В AC)

VIPer122 имеет несколько защитных функций: от перегрева, перегрузки по току и перенапряжений.

Защита от перегрева отключает схему при разогреве кристалла до 160°С. Повторное включение возможно только при остывании кристалла на 30°С.

Защита от перегрузки по току срабатывает, если выходной ток превышает пороговое значение IDLIM (типовое значение 450 мА), и эта перегрузка сохраняется более чем 50 мс. После этого работа силового ключа блокируется на 1 с. Спустя 1 с работа контроллера автоматически возобновляется (рисунок 16). Если перегрузка длилась менее 50 мс, то встроенный защитный счетчик сбрасывается не сразу, а начинает считать в обратную сторону. Таким образом, влияние нескольких следующих друг за другом импульсов перегрузки суммируется, и схема сработает даже в том случае, если каждый из импульсов длится менее 50 мс.

ris_16

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 16. Осциллограммы выходного тока и напряжения при срабатывании защиты от перегрузки по току (входное напряжение 230 В AC)

Выходное напряжение в данной схеме используется для питания самого контроллера. Если сигнал на входе VCC превысит пороговое значение (23,5 В), и входной ток превысит ICC_FAIL (4 мА), переключения будут заблокированы на 1 с (рисунок 17). Разблокировка происходит автоматически.

ris_17

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 17. Осциллограммы выходного тока и напряжения при срабатывании защиты от перенапряжений (входное напряжение 230 В AC)

Несмотря на то, что КПД не является самым важным параметром при разработке бюджетного сетевого адаптера, по этому показателю STEVAL-VP12201B также демонстрирует хорошие результаты.

График КПД адаптера представлен на рисунке 18. Из графика видно, что КПД не опускается ниже 77% в диапазоне токов 0,05…0,2 А.

ris_18

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 18. КПД преобразователя STEVAL-VP12201B

В соответствии с требованиями EC CoC version 5 (European Code of Conduct), минимальный средний КПД устройств с выходной мощностью 1…49 Вт должен быть не менее 74,46% при полной нагрузке (вход 230 В). Средний КПД определяется в точках нагрузки 25%, 50%, 75% и 100%. Расчет среднего КПД для STEVAL-VP12201B приведен в таблице 2. Полученное значение превышает 79%, что соответствует требованиям EC CoC version 5.

Таблица 2. Расчет усредненного КПД преобразователя STEVAL-VP12201B

Нагрузка, % IOUT, A VOUT, V PIN, Вт POUT, Вт КПД, %
0,25 0,05 15,12 0,978 0,756 77,3
0,5 0,1 15,15 1,86 1,515 81,45
0,75 0,15 15,15 2,831 2,273 80,29
1 0,2 15,1 3,901 3,02 77,42
Усредненный КПД 79,12

EC CoC version 5 также предъявляет требования к КПД источников питания при нагрузке 10%. Минимальное значение КПД должно быть не менее 64,46%. Для STEVAL-VP12201B этот показатель составляет 70,83% (входное напряжение 230 В AC).

Несмотря на то, что на выходе преобразователя есть нагрузочный резистор Rbl, собственное потребление STEVAL-VP12201B без внешней нагрузки составляет всего 30 мВт при входном напряжении 230 В AC (рисунок 19).

ris_19

 

 

 

 

 

 

Рис. 19. Статическое потребление преобразователя STEVAL-VP12201B в режиме ожидания (без нагрузки)

Как отмечалось выше, для сетевых источников большое значение имеет конструктивное исполнение. Адаптеры размещаются в закрытых невентилируемых корпусах. Из-за перегрева их выходная мощность оказывается ниже чем у открытых источников. В случае STEVAL-VP12201B самым горячим компонентом на плате ожидаемо стал сам контроллер VIPer122, который разогрелся до 68,2°С при полной нагрузке и входном напряжении 230 В AC (рисунок 20).

ris_20

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 20. Температурный профиль преобразователя при полной нагрузке (230 В)

Рекомендации по компоновке и трассировке печатной платы

При компоновке и трассировке сетевых адаптеров на базе VIPer122 следует придерживаться стандартных рекомендаций. Для начинающих разработчиков на рисунке 21 специально выделены шумные силовые цепи, которые следует отделять от низковольтных цепей обратной связи.

ris_21

Рис. 21. Рекомендации по компоновке и трассировке печатной платы

Заключение

Контроллеры семейства VIPer производства компании STMicroelectronics существенно упрощают процесс создания сетевых источников питания. В частности, контроллеры VIPer122 и VIPer222 позволяют разрабатывать бюджетные сетевые адаптеры с минимальным числом внешних компонентов обвязки.

Контроллер VIPer122 интегрирует в одном корпусе систему управления, силовой транзистор, схемы защиты и различные вспомогательные элементы. С его помощью можно создавать сетевые адаптеры мощностью до 11 Вт c выходным напряжением 3,3…70 В и выходным током до 0,28 мА. Благодаря утилите eDesignSuite разработка схемы такого преобразователя занимает всего несколько минут и оказывается под силу даже начинающим электронщикам.

Подтверждением заявленных характеристик VIPER122 является готовый типовой источник питания STEVAL-VP12201B с выходной мощностью 5 Вт, выходным напряжением 15 В и током до 0,2 А. STEVAL-VP12201B обеспечивает КПД не менее 77% даже при работе в расширенном диапазоне входных напряжений 85…265 В AC.

 

 

 

 

© 2000-2020 ООО "Ричел". All rights reserved.

.