Zaujímavé obvody a ich použitie – LT3086

Integrovaný obvod LT3086 je novinkou v oblasti integrovaných obvodov pre napájacie zdroje. Prináša niekoľko nových funkcií, ktoré iné obvody nemajú. Hlavné technické parametre a vlastnosti obvodu:

• rozsah vstupného napätia je 1,4 V až 40 V,
• nastavenie výstupného napätia v rozsahu 0,4 V až 32 V pomocou jedného rezistora,
• výstupný prúd maximálne 2,1 A,
• monitorovanie výstupného prúdu a nastavenie obmedzenia prúdu,
• monitorovanie teploty s programovateľným teplotným limitom,
• programovateľná kompenzácia úbytku napätia na prívodných vodičoch na výstupe,
• možnosť paralelného zapojenia pre dosiahnutie väčšieho prúdu,
• malý úbytok napätia na obvode – 330 mV,
• dodáva sa v puzdrách 16-Lead DNF, 16-Lead TSSOP, 7-Lead DD-PAK a 7-Lead TO-220.

Charakteristické vlastnosti obvodu

Na obr. 1 je bloková schéma zapojenia obvodu LT3086. Na obr. 2 je schéma zapojenia typickej aplikácie obvodu LT3086, ktorá vychádza z katalógového listu firmy Linear Technology.

Vývod GND je zem a je spojený s plôškou na spodku obvodov v puzdre 16-Lead DNF, 16-Lead TSSOP a chladiacim krídelkom puzdra 7-Lead DD- -PAK a 7-Lead TO-220. Všetky vývody GND sa musia spojiť spolu. Prúd tečúci vývodom GND má veľkosť 1,2 mA pri nulovom prúde tečúcom záťažou a 44 mA pri maximálnom prúde záťažou.

Vývod ILIMslúži na monitorovanie výstupného prúdu. Väčšinou sa vývod ILIMpripája k vývodu IMON. Pri výstupnom prúde 2,24 A sa na vývode ILIMobjaví napätie 0,8 V. Keď je výstupný prúd menší ako 1 A, treba paralelne k rezistoru RMONpripojiť kvôli stabilite sériovú kombináciu rezistora s odporom 1 kΩ a kondenzátora s kapacitou 10 nF.

Vývod IMONje určený na nastavenie obmedzenia výstupného prúdu. Veľkosť odporu rezistora RMONsa vypočíta zo vzťahu (1). Vývodom tečie prúd, ktorý má veľkosť 1/1 000 výstupného prúdu.

Vývod CDC je určený na kompenzáciu úbytku napätia na vodičoch vedúcich od zdroja k záťaži. V schéme zapojenia ho predstavuje rezistor RWIRE. Veľkosť odporu rezistora RCDCvypočítame zo vzťahu (2). Odporúča sa neprekročiť hodnotu 20 % z UOUT.

Vývod RPWRGDslúži na nastavenie optimálneho výkonu pomocou napätia. Rezistor RPGSETsa pripája medzi výstup a vývod RPWRGD. Prahové napätie je 0,4 V. Odpor rezistora RPGSETsa vypočíta zo vzťahu (3), kde x sa volí v rozmedzí 85 % až 95 % (0,85–0,95).

Vývod SET slúži na nastavenie veľkosti výstupného napätia. Odpor rezistora RSETsa vypočíta zo vzťahu (4). Pripojením kondenzátora CSETparalelne k RSETdosiahneme mäkký štart a zlepšíme prechodovú odozvu zdroja.

Vývod OUT je výstupom obvodu. Pri zapojení treba všetky vývody označené OUT spojiť spolu. K výstupu sa pripája kondenzátor COUTs kapacitou minimálne 10 μF (najlepšie keramický), ktorého ESR by mal byť menší ako 100 mΩ. Výstup vyžaduje zaťaženie minimálnym prúdom s veľkosťou 1 mA.

Vývod IN je vstupom obvodu. Pri zapojení treba všetky vývody označené IN spojiť spolu. K vstupu sa pripája kondenzátor COUTs kapacitou minimálne 10 μF na napätie 40 V vtedy, keď je vstup vzdialený niekoľko centimetrov od usmerňovača. Vstup je chránený proti prepólovaniu vstupného napätia.

Vývod SHDN slúži na vypnutie výstupného napätia a prechod do úsporného režimu. Stane sa tak vtedy, keď napätie na SHDN je menšie ako 1 V. Na zapnutie musí byť napätie väčšie ako 1,22 V. Keď sa vývod SHDN nepoužije, pripája sa na vývod IN.

Vývod TEMP slúži na monitorovanie teploty čipu. Pri teplote 25 °C je na vývode TEMP napätie 250 mV a pri teplote 125 °C je to 1,25 V. Prírastok napätia je 10 mV/1 °C. Obvod nie je schopný registrovať teploty nižšie ako 0 °C. Pomocou vývodu TEMP môžeme nastaviť obmedzenie teploty pod 165 °C tak, že medzi vývod TEMP a GND pripojíme rezistor, ktorého odpor vypočítame zo vzťahu (5).

Vývod TRACK umožňuje spájať obvody LT3086 paralelne, čím sa zväčší zaťažovací prúd. Ide o zapojenie typu MASTER – SLAVE, v ktorom sa vývod IMON+ ILIMobvodu MASTER spája s vývodom TRACK obvodu SLAVE.

Meranie

Aby som si prakticky overil vlastnosti obvodu LT3086, požiadal som firmu Linear Technology o vzorky obvodu.

Počas piatich dní boli vzorky u mňa doma. Z praktických dôvodov boli integrované obvody v puzdre TO 220. Tým som prišiel o možnosť vyskúšať si všetky funkcie obvodu, pretože ide o sedemvývodový obvod. Schéma zapojenia je na obr. 3. Navrhol som zdroj, ktorý bude mať výstupné napätie 12 V, prúdové obmedzenie začne pôsobiť pri prúde 800 mA a teplotné obmedzenie začne pôsobiť pri dosiahnutí teploty 100 °C. Hodnotu odporu rezistora RSETsom vypočítal zo vzťahu (4) a dostal som hodnotu 232 kΩ, hodnotu odporu rezistora RMONsom vypočítal zo vzťahu (1) a dostal som hodnotu 1 kΩ a hodnotu odporu rezistora RTEMPsom vypočítal zo vzťahu (5) a dostal som hodnotu 10 kΩ.

Meranie potvrdilo vynikajúce vlastnosti obvodu. Pri zaťažovaní výstupu prúdom od 0 mA do 800 mA sa napätie na výstupe nemenilo. Ďalším zmenšovaním záťaže napätie prudko klesalo a prúd mal stálu veľkosť 809 mA. Na obr. 4 je zaťažovacia charakteristika zdroja.

Záver

Integrovaný obvod LT3086 je ideálny na realizáciu veľmi kvalitných zdrojov napätia pre rôzne oblasti použitia. Poskytuje používateľom veľa funkcií, ktoré robia obvod univerzálnym aj pri minimálnom počte súčiastok.

Schémy zapojenia boli urobené v programe MultiSIM 13.0.1 a zaťažovacia charakteristika v programe GRAPF 4.4.2.