Дуже велика потреба в малопотужному перетворювачі постійної напруги при раціональної й економічною реалізації цифрової мережі з наданням комплексних послуг (ISDN). Беручи до уваги, що спочатку телефонна мережа була створена стосовно аналогового телефонного зв’язку, нова цифрова мережа, на додаток до голосу, дозволить передавати фактично будь-які типи даних, незалежно від ширини смуги пропускання або швидкості. Також, як можна з допомогою розеток підключати до силової мережі з частотою 60 Гц дуже багато різних приладів, так і ISDN буде спільним каналом для голосового зв’язку, супутникового зв’язку, телебачення, зв’язку між комп’ютерами, факсиміле і для інших даних. Крім того, це буде реалізовано без модемів, які накладають серйозні обмеження на швидкість передачі даних. Всесвітня стандартизація дасть можливість передати і отримати будь-який інформаційний потік двійкових символів в межах однієї будівлі або також легко між віддаленими країнами.

Це передбачає, що логічні схеми в кожному крайовому пристрої будуть використовувати існуючу 5-вольтів технологію. Вважається, що в гіршому випадку надходить постійна напруга живлення може змінюватися від 24 до 42 В. Це вимагає застосування імпульсного стабілізатора, здатного перетворювати напруги цього діапазону до рівня 5 вольт. Далі було вирішено, що необхідна гальванічна розв’язка. Необхідний к.к.д. повинен перевищувати 80% з умовою, що мінімальний к.к.д. при мінімальному навантаженні (для збереження інформації в пам’яті) повинен бути не нижче 55%. Нарешті, максимальна потужність повинна бути близько 1 Вт

Коли конструктор намагається реалізувати ці основні вимоги, то виявляє, що принцип проектування трохи відрізняється від того, який зазвичай використовувався при більш високих рівнях потужності. Малі втрати, якими можна було знехтувати при великій потужності, мають неабиякий вплив при рівні потужності 1 Вт Наприклад, ток в режимі холостого ходу, що становить незначну частку при великій потужності, може дуже сильно зменшити к.к.д. при малих рівнях потужності (струм холостого ходу – це сума всіх струмів, споживаних джерелом або перетворювачем, при відключеній навантаженні). Затвердження «чим вище частота перемикання, тим краще »вже не має сили тому, що« крихітні »втрати, пов’язані з перемиканням, вихровими струмами і гістерезисом, роблять помітний вплив на к.к.д. джерела малої потужності. Встановлено, що краще прийняти частоту перемикання якомога нижчою. Виявляється, що це приблизно 18 кГц.

Фірма Siliconix розробила сімейство ІС, що включають перетворювач постійної напруги і схему управління ним, спеціально призначених для задоволення вимог, що пред’являються кінцевими пристроями системи ISDN щодо електричних властивостей і надійності. Одна з них, 579105, має вбудований потужний МОП-транзистор, який забезпечує необхідну вихідну потужність 1 Вт У схемі використовується режим зворотного ходу з зовнішньої котушкою індуктивності, випрямними схемами і невеликим числом пасивних елементів. Блок-схема ІС Si9105 показана на рис. 20.7.

Рис. 20.7. Блок-схема ІС Si9105. Разом з декількома зовнішніми пасивними елементами можна створити ефективний одноваттний перетворювач постійної напруги для живлення кінцевих пристроїв системи ISDN. Siliconix, Inc.

Хоча функціональні блоки дуже схожі на вузли інших ІС управління, деякі особливості заслуговують спеціального згадки. В інтегральних схемах використовується КМОП технологія. Це підтримує струм холостого ходу на низькому рівні. Характерною особливістю є вбудований потужний вихідний каскад на МОП-транзисторі. Другий МОП-транзистор використовується в якості попереднього стабілізатора; зауважте, що цей транзистор працює в режимі збіднення. Частота генератора вдвічі вище частоти перемикання. Внутрішні з’єднання такі, що в схемі має місце зворотній зв’язок по струму; сигнал зворотного зв’язку, пропорційний току через котушку індуктивності, виходить в результаті падіння напруги на зовнішньому резисторі, що з’єднує висновок 4 із землею.

Повна принципова схема перетворювача постійної напруги, що використовує ІС 579105 показана на рис. 20.8.

Рис. 20.8. Принципова схема одноваттного перетворювача постійної напруги. Це стабілізатор зворотного ходу, що використовує зворотний зв’язок по току. Siliconix, Inc.

По суті, це схема зворотного ходу, в якій додаткова обмотка N1 забезпечує зворотний зв’язок з гальванічною розв’язкою до висновків 6 і 14. До речі, звичайним є ставлення до основного індуктивному компоненту джерел зворотного ходу як до «пов’язаним котушок індуктивності», коли вторинні обмотки надають йому подобу трансформатора. Це значною мірою питання технічної семантики – звичайні трансформатори створюються так, щоб мінімізувати запасену енергію, а котушки індуктивності в схемах зворотного ходу конструюються так, щоб в первинній обмотці під час наростання струму запасаються електромагнітна енергія і потім раптово скидалася у вторинну обмотку або випрямні схему. Щоб реалізувати такий характер роботи, конструктор повинен забезпечити відсутність магнітного насичення під час наростання струму, щоб протягом цього часу утримувати високий опір первинної обмотки.

Крива залежності к.к.д. від вихідної потужності на рис. 20.9 демонструє, що увага, яку було приділено до деяких зазвичай незначним факторам, дало результати. К.к.д. практично у всьому діапазоні навантажень складає близько 85%. Найімовірніше, цей перетворювач постійної напруги, враховуючи невелику кількість компонент і вартість при масовому виробництві, виявиться вигідним для харчування кінцевих пристроїв системи ISDN. Експериментатору можна запропонувати і інші застосування цього перетворювача, оскільки легко додати вихідні обмотки, які підходять для конкретного додатка. Стабілізація при зміні навантаження трохи погіршена через прийняття компромісного рішення, пов’язаного з гальванічною розв’язкою, але цілком достатня для більшості цілей. Однак стабілізація при зміні вхідної напруги, отримується в результаті використання зворотного зв’язку по струму, дуже хороша і забезпечує високу завадостійкість до перехідних процесів на вхідний шині постійної напруги.

Рис. 20.9. Залежність к.к.д. від вихідної потужності одноваттного перетворювача постійної напруги. Характеристика цілком задовольняє вимогам, що пред’являються кінцевими пристроями системи ISDN. Siliconix. Inc.

Джерело: І.М.Готтліб Джерела живлення. Інвертори, конвертори, лінійні і імпульсні стабілізатори. Москва: Постмаркет, 2002. – 544 с.