Энергосберегающие микросхемы

фирмы Power Integrations

Введение

Компания Power Integrations Inc., расположенная в знаменитой Кремниевой долине (Сан Хосе, штат Калифорния), является ведущим поставщиком вы- соковольтных аналоговых микросхем (ICs), используемых во всевозможных источниках электропитания. Выпускаемые этой компанией ICs позволяют создавать импульсные источники питания со сверхлегким весом, малыми размерами и небольшими потерями мощности для широкого спектра изделий.

Главное направление деятельности компании сформулировал в одном из своих выступлений ее президент Howard Earhart.

Он сказал примерно следующее: «... более $ 3.5 миллиардов в год пропадает впустую из-за потерь электроэнергии за счет неэффективных источников питания личных и домашних электронных приборов. Но это не вина потребителей, потому что, большинство из них не знают, что электронные устройства, которые делают нашу жизнь более легкой, интересной и производительной, продолжают использовать энергию даже тогда, когда они выключены. Это: всевозможные устройства дистанционного управления, кабельные телевизионные или спутниковые коробки, видеомагнитофоны и телефонные автоответчики...». Вокруг нас находятся настоящие электронные «вампиры, которые высасывают электричество день и ночь».

Используя «EcoSmart^TM»-структуры, которые впервые были воспроизведены в 1998 г., компания предлагает всем изготовителям электронного оборудования новые средства борьбы против «электронных вампиров». Иными словами, предлагается ряд новых идей и изделий, реализующих эти идеи, для создания широкой номенклатуры высокоэкономичных импульсных преобразователей энергии.

Основные семейства

В настоящее время компания выпускает семь семейств с оригинальными названиями, приведенные в таблице 1.

Таблица 1

Идеи, принципы и рынок

Увеличение спроса на малогабаритные и высокоэкономичные изделия компании Power Integrations Inc. обусловлено тремя важными тенденциями развития электронных приборов:

Мобильность современных приборов. Быстрое увеличение количества сотовых телефонов и laptop-компьютеров создало глобальный рынок, в рамках которого потребители требуют, чтобы новые изделия были меньше и легче.

Эффективность расходования энергии. Рост затрат на охрану окружающей среды и неэффективно потраченную электроэнергию привел к разработке правительственных программ, поощряющих энергосберегающие технологии и изделия.

Сокращение стоимости и времени выхода новых изделий на рынок. Изготовители настойчиво ищут способы уменьшения количества компонент и упрощения систем для сокращения стоимости изделий и времени выхода новых изделий на рынок.

Для обеспечения необходимого качества изделий компании Power Integrations Inc. разработчики компании руководствуются следующими идеями и принципами:

• Уменьшение количества компонентов и размера изделий, увеличение функциональных возможностей. Высокоинтегрированные TOPSwitch ICs позволяют проектировать и производить рентабельные импульсные преобразователи (питания), количество элементов в которых может быть уменьшено до 50 % по сравнению с дискретными решениями, но при этом расширяя функциональные возможности изделий. Например, в ICs компании обеспечивается защита от перегрева и короткого замыкания в нагрузке без увеличения стоимости.
• Улучшение эффективности. Компания Power Integrations Inc. создала и запатентовала «EcoSmart™» высокоэкономичные, высоковольтные переключающие структуры, объединенные со схемой управления. За счет этого удалось повысить общую электрическую эффективность устройства как в рабочем режиме, так и в режиме «выключенного состояния».
• Уменьшение времени выхода изделий на рынок. Технология TOPSwitch позволяет создавать более простую схему, что значительно упрощает проектирование системы электропитания. Компания Power Integrations Inc. также обеспечивает разработчиков разнообразной документацией и макетами, что позволяет уменьшить время создания изделий и выхода на рынок, а также понижает риск разработки.
• Широкий диапазон мощностей и настраиваемость. Изделия TOPSwitch-семейств имеют большой диапазон мощности от 0,5 до 250 Вт. Настраиваемость архитектуры этих ICs позволяет разработчикам импульсных преобразователей легко приспосабливать их для широкого спектра изделий различного назначения.
• Патентование. Компания Power Integrations Inc. — мировой лидер в развитии высоковольтных кремниевых технологий. Разработки компании защищены 36 американскими и 56 иностранными патентами.
• Номенклатура изделий. Компания Power Integrations Inc. предлагает на рынке два главных направления изделий TOPSwitch и TinySwitch. В каждом из них мощный высоковольтный (700В) прибор MOSFET объединен со схемой управления на одном кристалле. При этом обеспечивается работоспособность в большом диапазоне входных напряжений 85–265В переменного тока. Семейства TOPSwitch ориентированы на работу в более мощных устройствах — 6–250Вт. Семейства TinySwitch предназначены для работы в устройствах с низкой мощностью — ниже 23 Вт.

Микросхемы компании Power Integrations Inc. широко используются в различных изделиях электронной техники: сотовых телефонах, цифровых бизнес-блокнотах, персональных факсах, Internet-оборудовании. Эти микросхемы можно обнаружить и в персональных компьютерах: LCD-мониторах, источниках питания, аудио-системах, принтерах, различном периферийном оборудовании, кабельных модемах, ноутбуках, мониторах и т.п. Кроме того, современные телевизионные приемники, DVD плееры, цифровые фото- и видеокамеры, видеоигровые приставки также не обходятся без этих микросхем. Конечно же, и различные бытовые электроприборы, такие, как различные моющие и чистящие машины, воздушные кондиционеры, вентиляторы и прочая техника, содержат эти ICs. В последнее время основной упор компанией делается на внедрение на рынок промышленных изделий — бесперебойных источников питания, измерительных приборов и т. п.

Микросхемы компании Power Integrations Inc. используются наиболее известными компаниями во всем мире — Alcatel, Apple Computer, AT&T, Compaq, Hewlett Packard, Hughes, IBM, Intel, Motorola, Nokia, Northern Telecom, Samsung, Siemens и Sony.

Краткое знакомство с семействами микросхем компании Power Integrations Inc

Конечно же, в рамках одной статьи, тем более обзорно-ознакомительной, невозможно досконально ознакомиться со всей продукцией компании. Вообще говоря, это и не нужно, ведь для подробного изучения конкретного изделия существует обширная документация! Нашей же целью является лишь краткое ознакомление с отдельными представителями различных семейств изделий компании. Начнем наше знакомство с семействами в том порядке, в котором они указаны в таблице 1.

Самыми маломощными и низкостоимостными представителями семейства TinySwitch являются микросхемы TNY253, TNY254, TNY255. Они являются наиболее эффективной заменой линейным адаптерам (источникам питания), обеспечивая заданные параметры при минимальном числе элементов, и при этом не нуждаются в элементах обратной связи. Эти микросхемы потребляют не более 200 мВт при питании от сети 220В. Они ориентированы на использование в устройствах зарядки аккумуляторов сотовых телефонов, резервных источников питания, малых персональных компьютерах, TV-приемниках, мониторах и видеомагнитофонах. Кроме того, они конечно же могут использоваться в ряде других электронных приборов. Типовая схема включения представлена на рис. 1.

Микросхемы выпускаются в малогабаритных корпусах DIP8 и SMD8.

Другой представитель этого семейства — TNY256 и представители семейства TinySwitch-II TNY264, TNY266 и TNY268 имеют идентичную схему включения, представленную на рис. 2, немного отличающуюся от предыдущей.

Самые мощные изделия представлены в семействе TOPSwitch GX. Они позволяют создавать простые источники питания с мощностью до 290 Вт. На рис. 3 показана типовая схема включения микросхемы TOP242. Как видно из рисунка, эта схема также содержит небольшое количество элементов.

TOP242 выпускается в трех типах корпусов, показанных на рис.4.

Схемы включения микросхем семейства TOPSwitch FX отличаются от изображенной на рис. 3 отсутствием цепи «X» (и резистора в этой цепи).

Микросхемы семейств TOPSwitch, TOPSwitch-II и TOPSwitch DC-DC имеют одинаковую схему включения и отличаются только выходной мощностью (см. рис. 5). Эти микросхемы выпускаются в корпусах TO-220/3 и DIP8.

Таким образом, все микросхемы, выпускаемые компанией Power Integrations Inc., имеют оригинальные схемы включения, выгодно отличающиеся от известных малым числом дополнительных элементов. Эти микросхемы перекрывают достаточно большой диапазон мощностей, от 4 до 290 Вт при достаточно больших функциональных возможностях и высокой эффективности преобразования мощности.

Все это делает продукцию компании особенно привлекательной для большинства бытовых и промышленных применений.

Литература

1. http://www.powerint.com

Олег Николайчук

Статьи по: ARM PIC AVR MSP430, DSP, RF компоненты, Преобразование и коммутация речевых сигналов, Аналоговая техника, ADC, DAC, PLD, FPGA, MOSFET, IGBT, Дискретные полупрoводниковые приборы. Sensor, Проектирование и технология, LCD, LCM, LED. Оптоэлектроника и ВОЛС, Дистрибуция электронных компонентов, Оборудование и измерительная техника, Пассивные элементы и коммутационные устройства, Системы идентификации и защиты информации, Корпуса, Печатные платы