3.5.3. Circuito expandido do sensor acústico O ganho de sinais fracos do microfone VM1 é ajustado usando um resistor variável R6 (ver Fig. 3.9). Quanto menor a resistência deste resistor, maior será o ganho do estágio do transistor no transistor VT1. No

4.4.2. Circuito elétrico do temporizador Quando o EMT está conectado a uma rede de 220 V, a tensão é fornecida à bobina K1 (com resistência de 3,9 kOhm) através do resistor limitador R1. Usando um sistema de engrenagens e tensão aplicada a esta bobina (usando indução eletromagnética)

2.3. Diagrama de blocos O diagrama de blocos de uma fonte de alimentação chaveada para um computador pessoal do projeto ATX é mostrado na Fig. 2.1. Arroz. 2.1. Diagrama de blocos de uma fonte de alimentação chaveada do DTK do design ATX A tensão alternada de entrada 220 V, 50 Hz é fornecida à entrada.

2.4. Diagrama do circuito O diagrama completo do circuito de uma fonte de alimentação sem transformador com potência secundária máxima de 200 W do DTK é mostrado na Fig. 2.2. Arroz. 2.2. Diagrama esquemático de uma fonte de alimentação sem transformador de 200 W da DTK Todos os elementos ligados

3.3. Diagrama de blocos O diagrama de blocos de uma fonte chaveada para computadores do tipo AT/XT, contendo um conjunto típico de unidades funcionais, é mostrado na Fig. 3.1. As modificações nas fontes de alimentação podem ter diferenças apenas na implementação dos circuitos dos nós, preservando

3.4. Diagrama esquemático As fontes chaveadas desta classe possuem várias modificações diferentes na implementação dos circuitos de unidades auxiliares individuais. Não há diferenças fundamentais em suas características operacionais, e a diversidade é explicada por muitos

Diagrama, operação do dispositivo O mecanismo de distribuição de gás inclui: uma árvore de cames e seu acionamento. Peças de transmissão - empurradores com buchas guia, e com válvulas suspensas também existem hastes e balancins, válvulas, suas buchas guia e molas, suporte

Diagrama geral de equipamentos elétricos O equipamento elétrico dos carros é um sistema complexo de alarmes elétricos interconectados, ignição, fusíveis, instrumentação e fios de conexão. Arroz.

2.6. Circuito amplificador de vídeo sensível Aqueles que estão envolvidos no uso de circuitos de monitoramento de vídeo em uma área limitada acharão este material útil. No que diz respeito às possíveis opções para proporcionar segurança em espaços confinados, gostaria de salientar mais uma vez que nem sempre é rentável

A operação de quase todos os circuitos eletrônicos requer a presença de uma ou mais fontes de tensão constante e, na grande maioria dos casos, é utilizada uma tensão estabilizada. As fontes de alimentação estabilizadas usam estabilizadores lineares ou de comutação. Cada tipo de conversor tem suas próprias vantagens e, consequentemente, seu nicho em circuitos de alimentação. As vantagens indiscutíveis dos estabilizadores de comutação incluem maiores valores de eficiência, capacidade de obter altos valores de corrente de saída e alta eficiência com grande diferença entre as tensões de entrada e saída.

O princípio de funcionamento de um estabilizador de pulso buck

A Figura 1 mostra um diagrama simplificado da seção de potência do IPSN.

Arroz. 1.

O transistor de efeito de campo VT realiza comutação de corrente de alta frequência. Nos estabilizadores de pulso, o transistor opera em modo chaveado, ou seja, pode estar em um dos dois estados estáveis: condução total e corte. Assim, a operação do IPSN consiste em duas fases alternadas - a fase de bombeamento de energia (quando o transistor VT está aberto) e a fase de descarga (quando o transistor está fechado). A operação do IPSN é ilustrada na Figura 2.

Arroz. 2. Princípio de funcionamento do IPSN: a) fase de bombeamento; b) fase de descarga; c) diagramas de tempo

A fase de bombeamento de energia continua durante todo o intervalo de tempo T I. Durante esse tempo, a chave é fechada e conduz a corrente I VT. Em seguida, a corrente passa pelo indutor L até a carga R, desviada pelo capacitor de saída C OUT. Na primeira parte da fase, o capacitor fornece corrente I C para a carga e, na segunda metade, recebe parte da corrente I L da carga. A magnitude da corrente I L aumenta continuamente, e a energia é acumulada no indutor L, e na segunda parte da fase - no capacitor C OUT. A tensão no diodo V D é igual a U IN (menos a queda de tensão no transistor aberto), e o diodo é fechado durante esta fase - nenhuma corrente flui através dele. A corrente I R que flui através da carga R é constante (a diferença I L - I C), respectivamente, a tensão U OUT na saída também é constante.

A fase de descarga ocorre durante o tempo T P: a chave está aberta e nenhuma corrente flui através dela. Sabe-se que a corrente que flui através do indutor não pode mudar instantaneamente. A corrente IL, diminuindo constantemente, flui pela carga e fecha através do diodo V D. Na primeira parte desta fase, o capacitor C OUT continua acumulando energia, retirando parte da corrente I L da carga. Na segunda metade da fase de descarga, o capacitor também começa a fornecer corrente para a carga. Durante esta fase, a corrente IR que flui através da carga também é constante. Portanto, a tensão de saída também é estável.

Configurações principais

Em primeiro lugar, notamos que de acordo com o seu design funcional, distinguem entre IPSN com tensão de saída ajustável e fixa. Circuitos de comutação típicos para ambos os tipos de IPSN são apresentados na Figura 3. A diferença entre eles é que no primeiro caso o divisor do resistor, que determina o valor da tensão de saída, está localizado fora do circuito integrado, e no segundo, dentro. Assim, no primeiro caso, o valor da tensão de saída é definido pelo usuário e, no segundo, é definido durante a fabricação do microcircuito.

Arroz. 3. Circuito de comutação típico para IPSN: a) com tensão de saída ajustável e b) com tensão de saída fixa

Os parâmetros mais importantes do IPSN incluem:

• Faixa de valores de tensão de entrada permitidos U IN_MIN…U IN_MAX.
• O valor máximo da corrente de saída (corrente de carga) I OUT_MAX.
• Valor nominal da tensão de saída U OUT (para IPSN com valor de tensão de saída fixo) ou faixa de valores de tensão de saída U OUT_MIN ...U OUT_MAX (para IPSN com valor de tensão de saída ajustável). Freqüentemente, os materiais de referência indicam que o valor máximo da tensão de saída U OUT_MAX é igual ao valor máximo da tensão de entrada U IN_MAX. Na realidade, isso não é inteiramente verdade. Em qualquer caso, a tensão de saída é menor que a tensão de entrada, pelo menos pela quantidade de queda de tensão no transistor chave U DROP. Com um valor de corrente de saída igual a, por exemplo, 3A, o valor de U DROP será 0,1...1,0V (dependendo do microcircuito IPSN selecionado). A igualdade aproximada de U OUT_MAX e U IN_MAX só é possível com valores de corrente de carga muito baixos. Observe também que o próprio processo de estabilização da tensão de saída envolve uma perda de vários por cento da tensão de entrada. A igualdade declarada de U OUT_MAX e U IN_MAX deve ser entendida apenas no sentido de que não há outras razões para reduzir U OUT_MAX além das indicadas acima em um produto específico (em particular, não há restrições explícitas sobre o valor máximo do fator de preenchimento D). O valor da tensão de realimentação U FB é geralmente indicado como U OUT_MIN. Na realidade, U OUT_MIN deveria sempre ser vários por cento mais alto (pelas mesmas razões de estabilização).
• Precisão da configuração da tensão de saída. Defina como uma porcentagem. Faz sentido apenas no caso de IPSN com valor fixo de tensão de saída, pois neste caso os resistores divisores de tensão estão localizados dentro do microcircuito e sua precisão é um parâmetro controlado durante a fabricação. No caso de IPSN com valor de tensão de saída ajustável, o parâmetro perde o significado, pois a precisão dos resistores divisores é selecionada pelo usuário. Neste caso, só podemos falar sobre a magnitude das flutuações na tensão de saída em relação a um determinado valor médio (a precisão do sinal de feedback). Lembremos que em qualquer caso, este parâmetro para comutação dos estabilizadores de tensão é 3...5 vezes pior em comparação com os estabilizadores lineares.
• Queda de tensão no transistor aberto R DS_ON. Como já foi observado, este parâmetro está associado a uma diminuição inevitável na tensão de saída em relação à tensão de entrada. Mas outra coisa é mais importante: quanto maior o valor da resistência do canal aberto, mais energia é dissipada na forma de calor. Para microcircuitos IPSN modernos, valores de até 300 mOhm são um bom valor. Valores mais altos são típicos de chips desenvolvidos há pelo menos cinco anos. Observe também que o valor de R DS_ON não é uma constante, mas depende do valor da corrente de saída I OUT.
• Duração do ciclo de trabalho T e frequência de comutação F SW. A duração do ciclo de trabalho T é determinada como a soma dos intervalos T I (duração do pulso) e T P (duração da pausa). Consequentemente, a frequência F SW é o inverso da duração do ciclo operacional. Para alguma parte do IPSN, a frequência de comutação é um valor constante determinado pelos elementos internos do circuito integrado. Para outra parte do IPSN, a frequência de comutação é definida por elementos externos (geralmente um circuito RC externo), neste caso a faixa de frequências permitidas F SW_MIN ... F SW_MAX é determinada. Uma frequência de comutação mais elevada permite a utilização de bobinas com menor valor de indutância, o que tem um efeito positivo tanto nas dimensões do produto como no seu preço. A maioria dos ISPS utiliza controle PWM, ou seja, o valor T é constante, e durante o processo de estabilização o valor T I é ajustado com muito menos frequência. Neste caso, o valor de T I é constante, e a estabilização é realizada alterando a duração da pausa T P. Assim, os valores de T e, consequentemente, de F SW tornam-se variáveis. Nos materiais de referência, neste caso, via de regra, é definida uma frequência correspondente a um ciclo de trabalho igual a 2. Observe que a faixa de frequência F SW_MIN ...F SW_MAX de uma frequência ajustável deve ser diferenciada da porta de tolerância para uma frequência fixa frequência, uma vez que o valor de tolerância é frequentemente indicado nos materiais de referência do fabricante.
• Fator de dever D, que é igual à porcentagem
  a proporção de T I para T. Os materiais de referência geralmente indicam “até 100%”. Obviamente, isso é um exagero, pois se o transistor chave estiver constantemente aberto, não há processo de estabilização. Na maioria dos modelos lançados no mercado antes de aproximadamente 2005, devido a uma série de limitações tecnológicas, o valor deste coeficiente foi limitado acima de 90%. Nos modelos modernos de IPSN, a maioria destas limitações foi superada, mas a frase “até 100%” não deve ser interpretada literalmente.
• Fator de eficiência (ou eficiência). Como se sabe, para estabilizadores lineares (fundamentalmente redutores) esta é a relação percentual entre a tensão de saída e a entrada, uma vez que os valores da corrente de entrada e saída são quase iguais. Para estabilizadores de comutação, as correntes de entrada e saída podem diferir significativamente, de modo que a proporção percentual entre a potência de saída e a potência de entrada é considerada como eficiência. A rigor, para o mesmo microcircuito IPSN, o valor deste coeficiente pode diferir significativamente dependendo da relação entre as tensões de entrada e saída, a quantidade de corrente na carga e a frequência de comutação. Para a maioria dos IPSN, a eficiência máxima é alcançada com um valor de corrente de carga da ordem de 20...30% do valor máximo permitido, portanto o valor numérico não é muito informativo. É mais aconselhável utilizar os gráficos de dependência fornecidos nos materiais de referência do fabricante. A Figura 4 mostra gráficos de eficiência para um estabilizador como exemplo. . Obviamente, usar um estabilizador de alta tensão em valores reais de tensão de entrada baixos não é uma boa solução, uma vez que o valor da eficiência cai significativamente à medida que a corrente de carga se aproxima do seu valor máximo. O segundo grupo de gráficos ilustra o modo mais preferível, uma vez que o valor da eficiência depende fracamente das flutuações na corrente de saída. O critério para a escolha correta de um conversor não é tanto o valor numérico da eficiência, mas sim a suavidade do gráfico da função da corrente na carga (ausência de “bloqueio” na região de altas correntes ).

Arroz. 4.

A lista fornecida não esgota toda a lista de parâmetros IPSN. Parâmetros menos significativos podem ser encontrados na literatura.

Características especiais
estabilizadores de tensão de pulso

Na maioria dos casos, os IPSN possuem uma série de funções adicionais que ampliam as possibilidades de sua aplicação prática. Os mais comuns são os seguintes:

• A entrada de desligamento da carga “On/Off” ou “Shutdown” permite abrir o transistor chave e assim desconectar a tensão da carga. Via de regra, é utilizado para controle remoto de um grupo de estabilizadores, implementando um determinado algoritmo de aplicação e desligamento de tensões individuais no sistema de alimentação. Além disso, pode ser utilizado como entrada para desligamento de emergência em caso de emergência.
• A saída de estado normal “Power Good” é um sinal de saída generalizado que confirma que o IPSN está em condição normal de operação. O nível do sinal ativo é formado após a conclusão dos processos transitórios do fornecimento da tensão de entrada e, via de regra, é usado como um sinal de operacionalidade do ISPN, ou para acionar o seguinte ISPN em sistemas de alimentação serial. As razões pelas quais este sinal pode ser redefinido: a tensão de entrada cai abaixo de um determinado nível, a tensão de saída ultrapassa uma determinada faixa, a carga é desligada pelo sinal de desligamento, o valor máximo da corrente na carga é excedido (em particular, o fato de um curto-circuito), desligamento da carga por temperatura e alguns outros. Os fatores que são levados em consideração na geração deste sinal dependem do modelo IPSN específico.
• O pino de sincronização externo “Sync” fornece a capacidade de sincronizar o oscilador interno com um sinal de clock externo. Usado para organizar a sincronização conjunta de vários estabilizadores em sistemas complexos de fonte de alimentação. Observe que a frequência do sinal de clock externo não precisa coincidir com a frequência natural do FSW, porém deve estar dentro dos limites permitidos especificados nos materiais do fabricante.
• A função Soft Start fornece um aumento relativamente lento na tensão de saída quando a tensão é aplicada à entrada do IPSN ou quando o sinal de desligamento é ativado na borda descendente. Esta função permite reduzir surtos de corrente na carga quando o microcircuito está ligado. Os parâmetros operacionais do circuito de partida suave são geralmente fixos e determinados pelos componentes internos do estabilizador. Alguns modelos IPSN possuem uma saída especial Soft Start. Neste caso, os parâmetros de inicialização são determinados pelas classificações dos elementos externos (resistor, capacitor, circuito RC) conectados a este pino.
• A proteção de temperatura foi projetada para evitar falha do chip se o cristal superaquecer. Um aumento na temperatura do cristal (independentemente do motivo) acima de um determinado nível aciona um mecanismo de proteção - uma diminuição na corrente na carga ou seu desligamento completo. Isto evita aumento adicional na temperatura da matriz e danos ao cavaco. Retornar o circuito ao modo de estabilização de tensão só é possível após o resfriamento do microcircuito. Observe que a proteção de temperatura é implementada na grande maioria dos microcircuitos IPSN modernos, mas não é fornecida uma indicação separada desta condição específica. O engenheiro terá que adivinhar por si mesmo que o motivo do desligamento da carga é justamente o funcionamento da proteção de temperatura.
• A proteção de corrente consiste em limitar a quantidade de corrente que flui através da carga ou em desconectar a carga. A proteção é acionada se a resistência da carga for muito baixa (por exemplo, há um curto-circuito) e a corrente ultrapassar um determinado valor limite, o que pode levar à falha do microcircuito. Assim como no caso anterior, diagnosticar essa condição é preocupação do engenheiro.

Uma última observação sobre os parâmetros e funções do IPSN. Nas Figuras 1 e 2 há um diodo de descarga V D. Em estabilizadores bastante antigos, este diodo é implementado precisamente como um diodo de silício externo. A desvantagem desta solução de circuito era a alta queda de tensão (aproximadamente 0,6 V) através do diodo no estado aberto. Projetos posteriores usaram um diodo Schottky, que apresentava uma queda de tensão de aproximadamente 0,3 V. Nos últimos cinco anos, os projetos usaram essas soluções apenas para conversores de alta tensão. Na maioria dos produtos modernos, o diodo de descarga é feito na forma de um transistor de efeito de campo interno operando em antifase com o transistor chave. Neste caso, a queda de tensão é determinada pela resistência do canal aberto e em baixas correntes de carga proporciona um ganho adicional. Os estabilizadores que usam este projeto de circuito são chamados de síncronos. Observe que a capacidade de operar a partir de um sinal de relógio externo e o termo “síncrono” não estão relacionados de forma alguma.

com baixa tensão de entrada

Considerando que na linha STMicroelectronics existem aproximadamente 70 tipos de IPSN com transistor de chave integrado, faz sentido sistematizar toda a diversidade. Se tomarmos como critério um parâmetro como o valor máximo da tensão de entrada, quatro grupos podem ser distinguidos:

1. IPSN com baixa tensão de entrada (6 V ou menos);

2. IPSN com tensão de entrada 10…28 V;

3. IPSN com tensão de entrada 36…38 V;

4. IPSN com alta tensão de entrada (46 V e superior).

Os parâmetros dos estabilizadores do primeiro grupo são apresentados na Tabela 1.

Tabela 1. IPSN com baixa tensão de entrada

Já em 2005, a linha de estabilizadores desse tipo estava incompleta. Estava limitado a microcircuitos. Esses microcircuitos apresentavam boas características: alta precisão e eficiência, sem restrições no valor do ciclo de trabalho, capacidade de ajustar a frequência ao operar a partir de um sinal de clock externo e um valor RDSON aceitável. Tudo isso torna esses produtos muito procurados hoje. Uma desvantagem significativa é a baixa corrente máxima de saída. Não existiam estabilizadores para correntes de carga de 1 A e superiores na linha IPSN de baixa tensão da STMicroelectronics. Posteriormente, essa lacuna foi eliminada: primeiro surgiram estabilizadores para 1,5 e 2 A ( e ), e nos últimos anos - para 3 e 4 A ( , E ). Além de aumentar a corrente de saída, a frequência de comutação aumentou e a resistência do canal aberto diminuiu, o que teve um efeito positivo nas propriedades de consumo dos produtos finais. Notamos também o surgimento de microcircuitos IPSN com tensão de saída fixa ( e ) - não existem muitos produtos desse tipo na linha STMicroelectronics. A última adição, com valor RDSON de 35 mOhm, é uma das melhores do setor, o que, aliado a ampla funcionalidade, promete boas perspectivas para este produto.

A principal área de aplicação para produtos deste tipo são os dispositivos móveis alimentados por bateria. Uma ampla faixa de tensão de entrada garante operação estável do equipamento em diferentes níveis de carga da bateria, e a alta eficiência minimiza a conversão da energia de entrada em calor. A última circunstância determina as vantagens da troca de estabilizadores sobre os lineares nesta área de aplicações do usuário.

Em geral, este grupo de STMicroelectronics está se desenvolvendo de forma bastante dinâmica - aproximadamente metade de toda a linha apareceu no mercado nos últimos 3-4 anos.

Trocando estabilizadores buck
com tensão de entrada 10…28 V

Os parâmetros dos conversores deste grupo são apresentados na Tabela 2.

Mesa 2. IPSN com tensão de entrada 10…28 V

Há oito anos esse grupo era representado apenas por microcircuitos , e com tensão de entrada de até 11 V. A faixa de 16 a 28 V permaneceu vazia. De todas as modificações listadas, apenas , mas os parâmetros deste IPSN não atendem bem aos requisitos modernos. Podemos supor que durante este período a nomenclatura do grupo em questão foi totalmente atualizada.

Atualmente, a base deste grupo são os microcircuitos . Esta linha é projetada para toda a faixa de correntes de carga de 0,7 a 4 A, fornece um conjunto completo de funções especiais, a frequência de chaveamento é ajustável dentro de uma faixa bastante ampla, não há restrições quanto ao ciclo de trabalho, à eficiência e à abertura. os valores de resistência do canal atendem aos requisitos modernos. Existem duas desvantagens significativas nesta série. Em primeiro lugar, não há diodo de descarga embutido (exceto para microcircuitos com sufixo D). A precisão da regulação da tensão de saída é bastante elevada (2%), mas a presença de três ou mais elementos externos no circuito de compensação de feedback não pode ser considerada uma vantagem. Os microcircuitos diferem da série L598x apenas em uma faixa de tensão de entrada diferente, mas o design do circuito e, conseqüentemente, as vantagens e desvantagens são semelhantes aos da família L598x. Como exemplo, a Figura 5 mostra um circuito de conexão típico para um microcircuito de três A. Há também um diodo de descarga D e elementos de circuito de compensação R4, C4 e C5. As entradas F SW e SYNCH permanecem livres, portanto o conversor opera a partir de um oscilador interno com frequência padrão F SW.