Импульсные блоки питания на микросхемах TinySwitch

<tabltd>

<divv>

Добавить ссылку на обсуждение статьи на форумеРадиоКот >Схемы >Питание >Блоки питания >

Добавить тег

Импульсный БП 5В, 1,5А на TNY264P.

А не пойти ли мне на работу подумал я в один из будних дней и не пошел, а чтобы не терять время зря, решил продолжить тему обратноходовых преобразователей напряжения, на основе микросхем фирмы Power Integrations (USA) TinySwitch-II www.powerint.com; www.powerint.ru. Попытаюсь подробнее рассмотреть семейство микросхем (в дальнейшем МС, прошу не путать, с маркировкой каких либо радиоэлементов) TinySwitch-II.

Структура микросхем TNY263…268:

700 вольвый MOSFET транзистор; </li>Генерар с фиксированной частотой 132кГц (124: 142 кГц); </li>Схема Љиты от КЗ в нагрузке; </li>Схема Љиты от заниженного входного напряжения; </li>Схема Љиты от повышенного входного напряжения; </li>Схема Љиты от обрыва цепи обратной связи; </li>Схема Љиты от перегрева кристалла микросхемы; </li>Схема пуска от высокого входного напряжения; </li>Схема Ђорестарта; </li>Схема Ѹжения ВЧ-помех (Jitter).

За последнее время МС этого семейства достигли огромной популярности, их можно встретить в DVD-плеерах, DSL-модемах, зарядно-питающих устройствах, ждущих блоках питания и т. д. И собственно на радиорынках они уходят с огромной скоростью, в чём я лично убедился, когда мне понадобилась TNY264 в SMD корпусе.

Преимущества МС заключается в предельно простом управлении. Так, для того чтобы стабилизировать напряжение, оказывается вовсе не нужен ШИМ. Поддержание выходного напряжения происходит в режиме вкл/выкл, по выводу EN/UV. Это, конечно, не самая лучшая идея, так во время работы тр-тор такого преобразователя «поёт». Звук, издаваемый тр-ром похож на свист, если блок работает на холостом ходу, и на высокочастотный шум, если нагрузка блока приближается к максимальной. По этой причине после своей первой сборки такого блочка, в последующих конструкциях к намотке и изготовлению тр-тора стал относиться более серьёзно.

А вот собственно схема блока питания, о котором речь пойдёт ниже:

Как видно из схемы, можно выделить основные узлы блока: 1. Выпрямитель сетевого напряжения: TR1, F1, BR1, C1, C2. 2. Фильтр подавления ВЧ-помех: C1, C2, DR1, DR2. Использование двух отдельных дросселей позволяет избавиться от синфазных и дифференциальных составляющих помехи одновременно. 3. MC TNY264 — сердце блока. 4. Снаббер D1, R1, C4. 5. Резистор R2 задающий максимальное значение напряжения сети. 6. Цепь BIAS: R3, R4, C5, D1 в дальнейшем эта цепочка будет рассмотрена более подробно. 7. Цепь выпрямления выходного напряжения: D3, C6, C7, DR3. 8. Цепь стабилизации и гальванической развязки обратной связи: ZD1, R5, R6, U1. Эта схема была успешно опробована и в данный момент превосходно работает в качестве источника питания для такой недешевой вещицы как USB-HDD, смотрите на рисунке (более подробно фотографии можно просмотреть здесь).

Вообще-то на рисунке блок питания имеет ещё два дополнительных выхода на 3 и 9В. Домотать обмоток на тр-тор можно столько, сколько позволит Ваше терпение, габарит каркаса и количество свободных выводов на каркасе. Конечно учитывая, что суммарная потребляемая мощность со всех, либо одного выхода не должна превышать значение в 7,5Вт для данной конструкции.

Теперь, пожалуй, затронем цепочку BIAS (на схеме выделена красным цветом) — R3, R4, C5, D1. Сразу обрадую Вас, что её можно и вовсе не ставить, как говорилось выше, внутри МС уже предусмотрена схема запуска от высокого входного напряжения. Потребляемая мощность блока на холостом ходу без этой цепочки, равна примерно 250 мВт, а с цепью смещения примерно 50 мВт. Если разобраться, эти две величины ничтожны даже по сравнению с миниатюрными стандартными НЧ трансформаторными блоками. Но разница в 5 раз послужила хорошим доводом лично для меня, чтобы в дальнейшем использовать такое схемное решение.

Элемент	Номинал	Примечание
R1	150кОм 1Вт	5%
R2	4,7МОм 0,25Вт	5% (2,2мОм + 2,5мОм можно не ставить)
R3	5,6кОм	5%
R4	4,7	5%
R5	270	5% (подбор)
R6	100	5% (подбор)
C1, C2	4,7мкФx400B	Низкоимпендансный
C3, C5	0,1мкФх50В	Керамика
C4	3300х1кВ	Керамика
C6, C7	470мкФх10В	Низкоимпендансный
Z1	300В 2А
TR1	33Ом	NTC
U1	PC817
D1	1N4937, UF4005	1А 600В
D2	1N4148
D3	IR0416L	5A шоттки
DA1	TNY246P
F1	0,5А 250В
DR1, DR2	47мкГн 0,3А	Можно не ставить
DR3	3,3мкГн 3А	Можно не ставить
ZD1	1N5229, BZX79C4V3	4,3B 20мА; 5мА
BR1	RB157	Любой другой — >0,5А >400В

Хочу сделать пару заметок относительно элементов. Во-первых, выбирая один или другой тип стабилитрона, следует учесть, что, токи, при которых они выполняют условия стабилизации. Определяются резисторами R5, R6. В данном случае они годятся для последнего указанного стабилитрона. Диод шоттки указан слишком большой мощности — что нашёл, то и поставил. По поводу подрегулировки выходного напряжения отправлю Вас, на ранее описанный мной блок питания на МС TOP247Y.

Ну а теперь поговорим о том, что ещё можно изменить в схемном решении. Схемы я брал из даташитов или другой литературы с описанием МС-ем TinySwitch-II, и они перетерпели незначительные изменения. В первую очередь, переделаем цепь стабилизации и гальванической развязки, таким образом, что получим стабилизатор тока и напряжения одновременно.

Первая схема, пожалуй, самая простая, здесь в обычном режиме, когда ток на выходе сравнительно мал, происходит ограничение выходного напряжения благодаря цепочке ZD — R2 — R3. Как только лимит тока достигнет значения, при котором на R1 выделится достаточно напряжения (1В) чтобы запитать диод оптопары, преобразователь начнёт переходить в режим ограничения выходного тока. Таким образом, выход можно и вовсе закоротить и схема блока не будет работать в режиме авторестарта, как это происходило бы в 7,5Вт-ном блоке. Вторая схема более сложная, здесь более чётко разделены, цепь стабилизации напряжения и цепь токоограничения. Преимущество схемы в том, что напряжение, выделенное на R7 усиливается транзистором. Кроме того на R7 требуется меньше напряжение чтобы открыть транзистор (0,6В), а значит и требуемая мощность резистора почти в 2 раза меньше, чем в схеме а). Лично мной была опробована схема в б) варианте. Такие решения можно использовать при постройке зарядных устройств для аккумуляторов.

На все вопросы постараюсь ответить на форуме. Дерзайте, удачи в паянии!!!

—>

Как вам эта статья?	Заработало ли это устройство у вас?
50 3	8 2 2

</li></divv></td>—> —> SELECTORNEWS — покупка, обмен и продажа трафика —> —>

Многие радиолюбители используют в своих конструкциях импульсные обратноходовые блоки питания, и встречаются с ними при ремонте раз­личной радиоаппаратуры. В этой статье автор рас­сказывает о ИБП, которые собираются на широ­ко распространенных микросхемах нескольких серий TinySwitch.

Американская компания Power Integrations раз­работала и много лет выпускает несколько се­мейств интегральных микросхем (ИМС) для мало­мощных и малогабаритных сетевых импульсных обратноходовых источников питания с гальвани­ческой развязкой выходных напряжений от сети объединенных общим названием TinySwitch. Это такие семейства как:

• TinySwitch;
• TinySwitch Plus;
• TinySwitch-II;
• TinySwitch-III;
• TinySwitch-4.

Слово «Tiny» (крошечный) в названии этих се­мейств говорит об одной из главных особенностях ИМС этих серий — малых размерах.

Все микросхемы входящие в эти семейства имеют минимум внешних элементов и содержат встроенный выходной ключ на высоковольтном МДП-транзисторе. Рабочее напряжение сток-ис­ток 700 В (для TinySwitch-4 — 725 В). ИМС семей­ства TinySwitch и всех более совершенных се­мейств используются в зарядных устройствах для сотовых телефонов, импульсных блоках питания (ИБП) радиотелефонных удлинителей (бесшнуро­вых радиотелефонов) и антенных усилителей, блоках питания дежурного режима телевизоров, персональных компьютеров и т.п.

В этой статье ограничимся рассмотрением более ранних из этих семейств: TinySwitch, TinySwitch Plus и TinySwitch-II.

Особенности микросхем всех этих семейств сведены в табл.1, а внешний вид ИМС и располо­жение выводов показано на рис.1.

Рис. 1

TinySwitch — это семейство экономичных ми­кросхем для маломощных ИБП состоит из трех ми­кросхем TNY253, TNY254 и TNY255, каждая из ко­торых может быть выполнена в одном из двух корпусов DIP-8 (в конце названия микросхемы стоит буква Р) или SMD-8 (в конце названия ми­кросхемы стоит буква G). Так, как частота преоб­разования для микросхем TNY253 и TNY254 со­ставляет 44 кГц, а для TNY255 — 130 кГц, то импульсный трансформатор для ИБП на микро­схеме TNY255 имеет меньшие размеры, чем ана­логичный для ИБП на микросхеме TNY253 или TNY254. По этой же причине ИБП на TNY255 созда­ет несколько больший уровень помех.

Таблица 1

Семейство микросхем	Тип микросхем	Тип	230 В или 115 В (с выоенияпрямителем удвоения)	85…265 В
TinySwitch®	TNY253P	DIP-8	Рис.1а	0…4	0…2
TNY253G	SMD-8	Рис.1б
TNY254P	DIP-8	Рис.1а	2…5	1…4
TNY254G	SMD-8	Рис.1б
TNY255P	DIP-8	Рис.1а	4…10	3,5…6,5
TNY255G	SMD-8	Рис.1б
TinySwitch® Plus	TNY256P	DIP-8	Рис.1а	8…15	5…10
TNY256G	SMD-8	Рис.1б
TNY256Y	Т0-220-7В	Рис.1в	8…19	5…11
TinySwitch®-II	TNY263P	DIP-8B	Рис.1а	5/7,5*	3,7/4,7*
TNY263G	SMD-8B	Рис.1б
TNY264P	DIP-8B	Рис.1а	5,5/9*	4/6*
TNY264G	SMD-8B	Рис.1б
TNY265P	DIP-8B	Рис.1а	8,5/11*	5,5/7,5*
TNY265G	SMD-8B	Рис.1б
TNY266P	DIP-8B	Рис.1а	10/15*	6/9,5*
TNY266G	SMD-8B	Рис.1б
TNY267P	DIP-8B	Рис.1а	13/19*	8/12*
TNY267G	SMD-8B	Рис.1б
TNY268P	DIP-8B	Рис.1а	16/23*	10/15*
TNY268G	SMD-8B	Рис.1б

*В числителе указана номинальная мощность преобразователя БП в закрытом корпусе без вентиляции, а в знаменателе — максимальная мощность преобразователя БП в бескорпусном варианте при температуре окружающей среды 50 °С.

ИМС семейства TinySwitch не рекомендуют использовать в производстве современной аппа­ратуры, но этих микросхем предостаточно в уже произведенной аппаратуре, которая попадает ра­диолюбителям на ремонт или разборку.

Семейство микросхем TinySwitchPlus, состо­ящее из одной микросхемы TNY256, является мо­дернизацией TinySwitch. Эта микросхема изготав­ливается в одном из трех корпусов DIP-8 (TNY256P), SMD-8 (TNY256G) или ТО220-7В (TNY256Y). ИМС TinySwitch Plus мощнее, чем мик­росхемы TinySwitch (см. табл.1), но это не един­ственное их различие. Микросхемы TinySwitch Plus имеют защиту по превышению напряжения и прерывистый режим работы (auto-restart) при пе­регрузке, всего этого не было у микросхем TinySwitch.

Семейство микросхем TinySwitch—II — это про­дукт дальнейшей модернизации микросхем TinySwitch и TinySwitch Plus с улучшенными харак­теристиками и защитой. Это обеспечивает сохран­ность элементов обвязки микросхемы и устройств, которые питаются от ИБП HaTinySwitch-II, при ко­ротких замыканиях, дребезге контактов сетевого соединителя, скачках напряжения сети и т.п. Они имеют частоту преобразования 132 кГц. Семейст­во TinySwitch-II состоит из шести микросхем TNY263, …, TNY268, каждая из которых изготавли­вается в одном из двух корпусов DIP-8B (TNY263R …. TNY268P) или SMD-8B (TNY264G, …, TNY268G).

Все микросхемы рассматриваемых семейств содержат:

• выходной ключ на МДП-транзисторе;
• генератор, вырабатывающий тактовые и уп­равляющие импульсы на частотах 44 кГц (TNY253 и TNY254), 130 кГц (TNY255 и TinySwitch Plus) или 132 кГц (TinySwitch-II);
• внутренний источник питания 5,8 В;
• схемы внутренней логики;
• термозащиту;
• схему ограничения тока;
• схемы защиты при увеличении напряжения и при уменьшении напряжения (только TinySwitch Plus и TinySwitch-II).

Корпуса DIP-8 (DIP-8B) и SMD-8(B) имеют 8(7) выводов. Исток МДП-транзистора (S) ИМС в этих корпусах выведен на 5 или 4 вывода микросхе­мы. Если все выводы истока подпаяны к плате, то это обеспечивает повышенный теплообмен и, в итоге, оптимальное охлаждение микросхемы. Для улучшения теплообмена TNY256Y (в корпусе ТО220-7В) можно крепить за фланец на радиа­торе.

Мощностьпотребленияна холостомходу (мВт)	Частотапреобразования (кГц)
60	44
130
50	132

Назначение выводов микро­схем TinySwitch следующее:

• D (DRAIN) — сток МДП- транзистора выходного ключа, через этот вывод осуществля­ется также за­пуск микро­схемы при включении и питание ее в установив­шемся режи­ме;
• S (SOURCE) — исток МДП- транзистора выходного ключа;
• BP (BYPASS) — вывод под­ключения внешнего развязываю­щего конден­сатора для внутреннего источника пи­тания 5,8 В микросхемы

(вывод не предназначен для подключения внешней нагрузки);

• EN (ENABLE) — вход разрешения, низкий уро­вень напряжения на котором блокирует рабо­ту преобразователя ИБП, за счет чего проис­ходит управление микросхемой.

У микросхем семейств TinySwitch Plus и TinySwitch-II последний из этих выводов имеет двойное назначение и обозначается как EN/UV. Кроме входа разрешения, этот вывод использует­ся как вход UV (under-voltage), что обеспечивает защиту микросхемы при уменьшении напряжения сети. Для обеспечения этой функции на вывод UV необходимо подать через резистор сопротивлени­ем 2 МОм часть напряжения сетевого выпрямите­ля. Если этот резистор не устанавливать, то схема защиты при уменьшении напряжения сети ра­ботать не будет, но все остальные рабочие функ­ции ИМС сохраняются.

Рис. 2

Принципиальная схема типового ИБП на микро­схемах семейства TinySwitch показана на рис.2, а назначение деталей этой схемы сведено в табл.2.

Таблица 2

№ детали	Назначение
IC1	микросхема семейства TinySwitch
IC2	оптопара, обеспечивающая гальваническую развязку в цепи, управляющей обратной связи
D1	сетевой выпрямительный мост
D2	диод вторичного импульсного выпрямителя
D3, R3	пороговое устройство
Cl	конденсатор сглаживающего фильтра сетевого выпрямителя
СЗ	развязывающий конденсатор внутреннего источника питания 5,8 В микросхемы
С4	конденсатор сглаживающего фильтра вторичного импульсного выпрямителя
Rl, С2	цепь защиты МДП-транзистора от выбросов ЭДС в первичной обмотке Т1 при запирании этого транзистора
Т1	импульсный трансформатор

Типового принципиальная схема ИБП на ИМС се­мейства TinySwitch Plus изображена на рис.3. Есть два небольших отличия этой схемы от схемы рис.2.

Рис. 3

Первое — это наличие цепи защиты МДП-транзистора от выбросов ЭДС в первичной обмотке Т1 при его запирании, которая состоит из R1, С2 и ди­ода D4. Эту цепь в иностранной технической ли­тературе имеет назвние — снаббер.

Второе — это наличие подтягивающего резис­тора R2 между плюсом сетевого выпрямителя и входом EN/UV микросхемы. Схема включения ми­кросхем TinySwitch-II и назначение остальных де­талей обвязки аналогично TinySwitch Plus (сравни­те рис.2 и рис.3).

Импульсный блок питания мощностью 5 Вт на микросхеме TNY266P

Этот блок питания разработан изготовителем микросхем TinySwitch фирмой Power Integrations и рассчитан на работу от сети переменного тока 85…265 В. Выходные напряжения 5 В (4,75… 5,25 В) и 12 В (10 … 13,8 В). Его схема изображена на рис.4.

Рис. 4

Подробную информацию о нем можно найти в [1 ]. Эта схема имеет ряд особенностей. Во-первых, не задействована защита от перегрузки по уменьшению напряжения (см. выше). Во-вторых, в цепь защиты МДП-транзистора микросхемы U1 от выбросов ЭДС в первичной обмотке импульсного трансфор­матора Т1 введен супрессор VR1. В-третьих, в од­ном из вторичных выпрямителей используется диод Шоттки (D6), а для сглаживания пульсаций в этом выпрямителе и выпрямителе напряжения сети используются П-образные LC-фильтры. На­значение деталей этого блока сведено в табл.3.

Таблица 3

№ детали	Назначение
R1	ограничивающий резистор (разрывный)
Dl      D4	диоды сетевого выпрямительного моста
LI, Cl, С2	сглаживающий фильтр сетевого выпрямителя
U1	микросхема TNY266P
Т1	импульсный трансформатор
U2	Оптопара РС817А, обеспечивающая гальваническую развязку в цепи управляющей обратной связи
R3	ограничивающий резистор
VR1, D5	цепь защиты МДП-транзистора ИМС U1 от выбросов ЭДС в первичной обмотке Т1 при запирании этого транзистора (снаббер)
СЗ	развязывающий конденсатор внутреннего источника питания 5,8 В микросхемы
D6, D7	диоды вторичного импульсного выпрямителя
С6	конденсатор сглаживающего фильтра вторичного импульсного выпрямителя
С5, L2, С7	сглаживающий фильтр вторичного импульсного выпрямителя
VR2 , R4	пороговое устройство
LED1, R5	индикатор выходного напряжения 12 В
LED2, R6	индикатор выходного напряжения 5 В

У радиолюбителей большие трудности вызывает подбор фирменного или изготовление импульсного трансформатора. Замечу, что в [1] приве­ден расчет и конструк­ция такого трансформа­тора для рассмотренного ИБП. Все же, при желании, в этом ИБП можно ис пользовать трансформатор Р5008 фирмы Pulse, не смотря на то, что он рассчитан под микросхему TNY255. Схема этого трансформатора с номерами выводов показана на рис.5, а внешний вид и габа­риты на рис.6.

Рис. 5

Специально для ИБП на микросхемах семейств TinySwitch фирма Pulse выпускает ряд трансфор­маторов, параметры которых сведены в табл.4.

Рис. 6

Таблица 4

Трансформатор (Part Number)	Максимальная индуктивность рассеяния (мкГн)	Микросхема	Мощность	Для двух выпрямителей / для одного выпрямителя
P5000	1:0,007:0,007	180	TNY253	до 2 Вт	3,3 В … 6 В/6 В … 12 В
P5001	1:0,01:0,01	6 В… 12 В/12 В… 24 В
P5004	1:0,007:0,007	200	TNY254	до 4 Вт	3,3 В… 5,5 В/6 В…12 В
P5005	1:0,01:0,01	6 В … 10 В / 12 В … 24 В
P5008	1:0,007:0,007	100	TNY255	до 5,5 Вт	3,3 В… 6 В/6 В… 12 В
P5009	1:0,01:0,01	6 В… 12 В/12 В… 24В

На схеме ИБП (рис.4) в позиции L2 стоит дрос­сель индуктивностью 18 мкГн, рассчитанный на ток 2,2 А. В качестве этого дросселя можно использо­вать один из дросселей производства фирмы Pulse: Р0751.223 (22 мкГн, 2,6 А), Р1168.273 (20,3 мкГн, 2,4 А), Р1169.273 (20,3 мкГн, 2,4 А) или Р0146 (23 мкГн, 2,43 А). Все перечисленные дроссели имеют малые размеры.

В позицию L1 (рис.4) разработчик рекоменду­ет устанавливать низкочастотный дроссель индук­тивностью 2,2 мГн, рассчитанный на ток 128 мА (например, фирмы Bosung).

Ссылки

1. Engineering Prototype Report (EPR-9) 5 W, Universal Input, Dual Output, Isolated, TNY266 (EP9) на сайте powerint.com.
2. powerint.com — сайт фирмы Power Integrations сайт.
3. www.pulseeng.com — сайт фирмы Pulse.

Автор: Игорь Безверхний, г. КиевИсточник: журнал Радиоаматор №1, 2016

Простой импульсный источник питания 3.4V 2.5A на биполярном транзистореНаручные AVR часы на ATmega168

5 октября 2018 г.Просмотров: 2270Блоки питания

Это очень простой импульсный блок питания, построенный на микросхеме TNY263 в составе которой есть МОП-транзистор. Благодаря использованию этой микросхемы этому в трансформаторе не нужна вспомогательная обмотка. Схема:Выходное напряжение регулируется стабилитроном ZD 18V, т.е. для получения другого выходного напряжения необходимо перемотать вторичную обмотку трансформатора и заменить стабилитрон ZD 18V, который должен быть на 1В меньше требуемого выходного напряжения. Мощность этого бп в предлагаемом исполнении составляет 13 Вт.Трансформатор:Трансформатор намотан на Ш-образном ферритовом сердечнике центральная часть имеет поперечное сечение 4,5 х 4,5 мм, воздушный зазор 0,4 мм.Первичная обмотка имеет 140 витков провода диаметром 0,15 мм. Вторичная (для выхода 19 В) 27 витков провода 0,4 мм. Между первичной и вторичной обмотками используется экранирующая часть — медная лента и подключена она к холодному концу трансформатора.Изоляция между слоями представляет из себя по 12 слоев скотча.

Для подавления помех можно использовать конденсатор на 1нФ включенный между первичкой и вторичкой.Для повышения мощности можно использовать микросхемы серии TinySwitch-III: TNY274 — TNY280.В заключении скажу, что я уже встречал адаптеры (БП) промышленного производства и даже приходилось их ремонтировать, а потому этот материал можно использовать как информацию для ремонта.Используемые источники:

• https://www.radiokot.ru/circuit/power/supply/09/
• https://meandr.org/archives/31014
• https://li-ne.ru/page/moshhnyj-impulsnyj-bp-dlja-unch

</tr></tabltd>