NE_18_2007.pdf

СОДЕРЖАНИЕ

№18 (44), 2007 г.

КОМПОНЕНТЫ

Информационно-технический

журнал.

АНАЛОГОВЫЕ МИКРОСХЕМЫ

DC/DC-преобразователи со встроенным ключом

от Texas Instruments.

Константин Староверов ....................................................................3

Учредитель – ЗАО «КОМПЭЛ»

Издается с 2005 г.

Микросхемы для изолированных интерфейсов RS-485/RS-422

компании MAXIM

Евгений Звонарев .............................................................................8

Свидетельство о регистрации:

ПИ № ФС77-19835

МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ

Обзор ARM-микроконтроллеров от STMicroelectronics

Алексей Пантелейчук .....................................................................12

Редактор:

Геннадий Каневский

vesti@compel.ru

Помощник редактора:

Анна Кузьмина

БЕСПРОВОДНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Новинки TI для беспроводных решений в диапазонах

433-2400 МГц

Илья Бочарников ................................................................................18

Редакционная коллегия:

Юрий Гончаров

Алексей Гуторов

Игорь Зайцев

Евгений Звонарев

Сергей Кривандин

Александр Райхман

Борис Рудяк

Игорь Таранков

Илья Фурман

ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ

Источники резервного питания Chinfa для монтажа

на DIN-рейку

Сергей Кривандин ...........................................................................20

ДАТЧИКИ

Инерциальные датчики STMicroelectronics

Андрей Еманов ................................................................................23

Дизайн, графика, верстка:

Елена Георгадзе

Владимир Писанко

Евгений Торочков

ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ

Распространение:

Анна Кузьмина

Роль внешних компонентов в оптимизации работы АЦП

последовательного приближения

Бонни Бейкер, Мирослав Ольяца ...................................................25

Электронная подписка:

www.compeljournal.ru

ВОПРОСЫ ЧИТАТЕЛЕЙ ..........................................................................30

Отпечатано:

«Гран При»

г. Рыбинск

ВАКАНСИИ ...............................................................................................31

Тираж – 1500 экз.

Подписано в печать:

15 декабря 2007 г.

НОВОСТИ ЭЛЕКТРОНИКИ №18, 2007

ОТ РЕДАКТОРА

Уважаемые

читатели!

бы сказать подробнее. Мы понима-

ем, что с появлением собственного

сайта кому-то из наших старых под-

писчиков будет удобнее пользовать-

ся не бумажной, а Интернет-версией

журнала. Это нас не смущает: в ко-

нечном итоге, важно, чтобы журнал

был востребован. Если вы все же

решили сохранить верность бумаж-

ной версии журнала – пришлите на

электронный адрес vesti@compel.ru

ваш краткий отзыв о самых инте-

ресных, на ваш взгляд, материалах

журнала за 2007 год, пригодивших-

ся вам в работе, и укажите в этом

же письме вашу фамилию, адрес

подписки и организацию, которую

вы представляете.

Если вы новый подписчик – ми-

лости просим на страницу www.

compeljournal.ru/subscribe для за-

полнения анкеты подписчика – и

уже первый номер за 2008 год при-

дет к вам.

А к нашей традиционной про-

сьбе об откликах на статьи журнала

добавляется новая: оценить новый

сайт журнала и присылать нам свои

замечания и предложения о его вне-

шнем виде, содержании и удобстве

пользования им.

Закончился 2007

год. Есть ста-

рая традиция –

встречать Но-

вый год в чем-то

новом. Журнал

«Новости электроники» решил под-

держать этот обычай и в канун Но-

вого года открыл собственный сайт

по адресу www.compeljournal.ru.

Те, кто внимательно следит за на-

шим журналом, возразят, что у него

уже была Интернет-версия в виде

страницы на сайте www.compel.ru/

enews. Однако на этой странице не

было контекстного поиска по всему

архиву журнала, который реализо-

ван на сайте. Помимо этого, каждая

статья журнала на сайте доступна

в двух версиях – pdf и html. Над

каждой статьей в html-версии вы

найдете метки «Рубрика» и «Статьи

по схожей тематике», по которым

можно вывести на экран список ма-

териалов журнала из той же рубри-

ки, о продукции той же компании

или об изделиях данной функцио-

нальной группы. После каждого ма-

териала вы найдете кнопку «Пись-

мо редактору», нажав на которую,

можно высказать свое мнение о

прочитанной статье или задать воп-

рос ее автору. Помимо всего пере-

численного, на сайте есть страница

редколлегии и страница электрон-

ной подписки.

О подписке, в связи, опять же, с

новогодними праздниками, хотелось

С уважением,

Геннадий Каневский

АНАЛОГОВЫЕ МИКРОСХЕМЫ

Константин Староверов

DC/DC-ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

СО ВСТРОЕННЫМ КЛЮЧОМ

ОТ TEXAS INSTRUMENTS

Контроллер UCC28070 компа-

нии TI

Компания Texas Instruments Inc.

объявила о выпуске нового двух-

фазного контроллера UCC28070 с

управлением по среднему значе-

нию тока для систем связи, сер-

верных и промышленных систем

с многокиловаттным потреблени-

ем энергии. Устройство упрощает

процесс проектирования источ-

ников питания, повышает надеж-

ность систем и позволяет получить

значение коэффициента мощности

более 0,9, благодаря чему возрас-

тает эффективность использова-

ния энергии.

Контроллер UCC28070 помогает

уменьшить суммарные нелинейные

искажения в системах с питанием

от сети мощностью 75 Вт...1 кВт и

выше. Он также позволяет совре-

менным системам максимально ис-

пользовать доступную мощность

сети электропитания и приспосаб-

ливаться к экстремальным помехам

в сетях переменного тока с различ-

ными уровнями напряжения.

UCC28070 помогает повысить на-

дежность системы благодаря мето-

ду чередования фаз со сдвигом 180°,

при котором на 50...100% уменьша-

ется величина колебаний входного

и выходного тока и происходит пе-

рераспределение магнитных полей,

что улучшает теплообмен.

Функция размывания частоты

контроллера UCC28070 помогает

уменьшить емкость конденсатора

и дает возможность использовать

фильтр электромагнитных помех

меньшего размера и стоимости.

Схема защиты от превышения вы-

ходного напряжения с функцией

обнаружения разомкнутого кон-

тура предохраняет систему от пов-

реждений монтажной платы.

Помимо этого, в контроллере

UCC28070 предусмотрена блоки-

ровка при пониженном напряже-

нии, пошаговое ограничение мак-

симального тока, а также функция

защиты от перегрева системы.

Микросхема UCC28070 постав-

ляется в 20-контактном корпусе

TSSOP. В настоящее время пре-

доставляются образцы, а массовое

производство запланировано на

январь 2008 года.

Применение интегральных схем DC/DC-преобразователей со

встроенным ключом характеризуется простотой схемы включения

и сопровождается несложными рекомендациями по выбору парамет-

ров внешних элементов. В данной статье приведен обзор одной из

самых обширных линеек DC/DC-преобразователей со встроенным

ключом производства Texas Instruments.

встроенным ключом пред-

ставляют собой интегральные схе-

мы импульсных преобразователей

постоянного напряжения индук-

тивного типа. Они содержат все

необходимые для работы такого

преобразователя управляющие и

силовые каскады и требуют лишь

незначительного числа внешних

компонентов. Компания Texas

Instruments (TI) выпускает мно-

жество таких ИС. Рассмотрим их

деление по признакам, предлага-

емым системой параметрического

поиска на сайте TI.

и SEPIC-преобразователя, моди-

фикацией которого также можно

добиться инвертирования напря-

жения. Такой преобразователь из-

вестен как преобразователь Кука.

2. Количество стабилизирован-

ных выходов и уровни выходных

напряжений

Помимо одноканальных преоб-

разователей TI выпускает преоб-

разователи с числом каналов 2, 3,

4, 9 и 13. С их помощью можно

добиться миниатюризации каскада

многоканального электропитания.

Значительно уменьшить занима-

емое преобразователем место на

печатной плате можно за счет вы-

бора преобразователя с фиксиро-

ванным выходным напряжением.

В линейке TI есть преобразовате-

ли со следующими фиксирован-

ными выходными напряжениями:

-2, 0.9, 1, 1.2, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8,

1.875, 1.9, 2.3, 2.5, 2.8, 3, 3.3,

3.6, 5, 12 и 15 вольт. В против-

ном случае потребуется примене-

ние регулируемого преобразовате-

ля. Обратите внимание на то, что

преобразователи с однопроводным

последовательным интерфейсом

EasyScale поддерживают возмож-

ность программирования выход-

ного напряжения.

1. Топология преобразования

Наиболее обширными груп-

пами преобразователей являются

повышающие (70 ИС) и понижа-

ющие (175 ИС). Если требуется

реализация повышающе-понижа-

ющего преобразования (27 ИС),

возможно применение SEPIC-пре-

образователей и обратноходового

преобразователя. Если разработ-

чика заинтересовала SEPIC-топо-

логия, но по каким-либо причинам

не подходят предлагаемые для ее

осуществления ИС, реализовать

ее можно в составе многих повы-

шающих преобразователей. Ин-

вертирующие преобразователи (32

ИС), как правило, являются про-

изводными от повышающих или

понижающих преобразователей,

т.е. реализуются путем модифи-

кации их схемы. Это же касается

3. Диапазон входного

напряжения

Поскольку многие преобразо-

ватели ориентированы на приме-

НОВОСТИ ЭЛЕКТРОНИКИ №18, 2007

D C/DC-преобразователи со

АНАЛОГОВЫЕ МИКРОСХЕМЫ

нение в составе портативных при-

ложений с батарейным питанием,

то часто диапазон входного напря-

жения характеризуется совмести-

мостью с аккумуляторными бата-

реями:

• одноэлементными щелочны-

ми/никелевыми аккумуляторны-

ми батареями;

• двухэлементными щелочны-

ми/никелевыми аккумуляторны-

ми батареями;

• одноэлементными литиево-

ионными аккумуляторными бата-

реями;

• двухэлементными литиево-

ионными аккумуляторными бата-

реями.

стабилизации и выходное напря-

жение отклоняется не более до-

пустимой величины. Соединив в

нужной конфигурации выходы

POWER GOOD и входы разре-

шения работы нескольких пре-

образователей, можно добить-

ся требуемой последовательности

формирования напряжений.

• вывод синхронизации. Дан-

ный вывод полезен в тех случаях,

когда требуется либо установить

требуемую частоту преобразова-

ния, либо синхронизировать рабо-

ту нескольких каналов преобразо-

вания. К примеру, противофазная

работа двух каналов характеризу-

ется меньшими пульсациями тока

во входном конденсаторе, что сни-

жает требования к его выбору.

• сигнализация разряда акку-

муляторной батареи. Данная фун-

кция часто необходима в примене-

ниях с батарейным питанием для

сигнализации о снижении напря-

жения аккумулятора ниже допус-

тимого уровня.

вания 500 кГц и выше, то доля их

составит более 90%. Повышение

частоты преобразования связано

в первую очередь с возможностью

миниатюризации схемного реше-

ния за счет применения чип-кон-

денсаторов и чип-дросселей. Рост

частоты преобразования влияет на

повышение уровня собственного

потребления, что негативно ска-

зывается на эффективности пре-

образования при малых токах на-

грузки, однако эту проблему TI

решает с помощью специально ор-

ганизованных энергосберегающих

режимов работы, позволяющих

поддерживать КПД преобразова-

ния на высоком уровне.

4. Вспомогательные функции

Наиболее типичными вспомо-

гательными функциями, которые

часто необходимы в каскаде ста-

билизации напряжения, являют-

ся:

6. Рабочий температурный

диапазон

Подавляющая часть преобра-

зователей (более 75%) рассчитана

на работу в промышленном тем-

пературном диапазоне -40...85°С,

устройства для автомобильных

применений могут работать в диа-

пазоне до +125°С. Незначительную

долю занимают преобразователи

для температурных диапазонов от

-30...85°С, -20...85°С и 0...70°С.

• вход разрешения работы, с

помощью которого можно отклю-

чить преобразователь, когда сис-

тема переходит в дежурный ре-

жим работы, или реализовать

формирование напряжений в оп-

ределенной последовательности.

Такой вход предусмотрен более

чем у половины DC/DC-преобра-

зователей.

• выход сигнализации коррек-

тности уровня выходного напря-

жения POWER GOOD. Данный

выход активизируется, когда пре-

образователь выходит на режим

5. Частота преобразования

TI выпускает преобразовате-

ли с частотой преобразования от

52 кГц до 4 МГц. В последнее вре-

мя существенно возросло число

преобразователей с частотой пре-

образования выше 1 МГц. В на-

стоящее время почти половину от

всего ассортимента TI составляют

именно такие преобразователи.

Если к ним добавить еще и преоб-

разователи с частотой преобразо-

7. Корпус

DC/DC-преобразователи TI вы-

пускаются в различном корпусном

исполнении (SOIC, DDPAK/TO-

263, SON, SOT, SOT-23, TO-220,

DIESALE, DSBGA, MSOP, PDIP,

SO, TSSOP, HTSSOP, QFN, BGA

и др.). Такое многообразие вы-

звано непрерывным ужесточением

требований к занимаемому корпу-

сом пространству (площади поса-

дочного места и высоте). Наимень-

шим посадочным местом обладают

безвыводные корпуса (например,

QFN, BGA), у которых точки при-

паивания к печатной плате находят-

ся под корпусом. Для улучшения

теплорассеивающей способнос-

ти некоторые корпуса оснащены

специальной теплорассеивающей

площадкой (Power PAD, Thermal

PAD), которая позволяет передать

тепло от корпуса ИС к печатной

плате.

Рис. 1. Понижающие DC/DC-преобразователи со встроенным ключом

8. Ток нагрузки

Ток нагрузки характеризует

нагрузочную способность преоб-

разователя. Выходной ток пони-

НОВОСТИ ЭЛЕКТРОНИКИ №18, 2007

АНАЛОГОВЫЕ МИКРОСХЕМЫ

жающих преобразователей и есть

ток, который может быть отдан в

нагрузку (см. рис. 1). Также од-

нозначно оценить нагрузочную

способность повышающего преоб-

разователя нельзя, т.к. ключ не

связан с нагрузкой, а управляет

только зарядом дросселя. Поэто-

му выбор повышающего преоб-

разователя осуществляют по мак-

симальному току ключа (Iком),

требования к которому определя-

ют исходя из максимального тока

нагрузки (Iнагр), выходного на-

пряжения (Vвых) и минимального

входного напряжения (Vвх.мин):

Сориентироваться в выборе по-

вышающего преобразователя по

току через ключ поможет рису-

нок 2.

Рис. 2. Повышающие DC/DC-преобразователи со встроенным ключом

Обзор семейств

DC/DC-преобразователей для

построения узлов низковольтно-

го электропитания

Далее будет рассмотрено не-

сколько семейств низковольтных

DC/DC-преобразователей с вы-

ходным напряжением менее 5 В.

Они находят широкое применение

в портативной технике (КПК, со-

товые телефоны, смартфоны, циф-

ровые камеры и др.) для питания

микропроцессоров, программиру-

емой логики, ЦПОС и/или специ-

ализированных ИС (ASIC).

Для этого требуются особые

стабилизаторы напряжения, спо-

собные с высокой эффективнос-

тью формировать низковольтное

напряжение при питании от ак-

кумуляторной батареи. Примером

таких стабилизаторов может слу-

жить семейство TPS6220x. В его

состав входит несколько высоко-

эффективных понижающих пре-

образователей напряжения, раз-

личающихся уровнем выходного

напряжения (фиксированный или

регулируемый). Информация по

представителям семейства и их

схеме включения представлена на

рис. 3. Диапазон входного напря-

жения этих преобразователей поз-

воляет работать от одноэлементно-

го литиево-ионного аккумулятора

или 3-элементного NiMH/NiCd-

Рис. 3. Понижающие стабилизаторы из семейства TPS6220x

аккумулятора. Кроме того, пре-

образователи могут работать от

стандартных шин питания с напря-

жением 3,3 В или 5 В. При рабо-

те с номинальными токами нагруз-

ки частота преобразования равна

1 МГц, а при малых нагрузках

преобразователи переходят в де-

журный режим работы, в котором

снижается частота преобразования

и уровень собственного потребле-

ния (до 15 мкА). Благодаря этому,

КПД поддерживается на высоком

уровне даже при малых токах на-

грузки. Для получения полностью

завершенного решения стабили-

затора напряжения, ИС преобра-

зователей с фиксированным вы-

ходным напряжением необходимо

дополнить всего лишь тремя мини-

атюрными внешними компонента-

ми: дросселем L1 и конденсатора-

ми C1, C4 (см. рис. 3). Топология

преобразователей обеспечивает

отличные значения стабильности

выходного напряжения при изме-

нениях по входу и нагрузке даже

при использовании на входе и вы-

ходе миниатюрных керамических

конденсаторов. Для работы регу-

лируемого преобразователя допол-

нительно потребуются резистив-

ный делитель напряжения R1R2,

от которого зависит уровень вы-

ходного напряжения, и конденса-

торы C2, C3 для подавления шума

НОВОСТИ ЭЛЕКТРОНИКИ №18, 2007

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: