آیسی های سوئیچینگ پر کاربرد

ده مورد از پرکاربردترین آیسی های سوئیچینگ موجود در بازار الکترونیک

TL494 .1: یک کنترلر PWM (مدولاسیون پهنای پالس) که برای منابع تغذیه سوئیچینگ استفاده می‌شود.

2. UC3842/UC3843/UC3844/UC3845: خانواده‌ای از کنترلرهای PWM با کاربرد در مبدل‌های DC-DC و منابع تغذیه سوئیچینگ.

3. SG3525: یک آی‌سی کنترلر PWM پرکاربرد برای منابع تغذیه سوئیچینگ و اینورترها.

4. LM2576: یک رگولاتور سوییچینگ با خروجی قابل تنظیم و جریان دهی بالا.

5. IR2110: درایور گیت برای کنترل ماسفت‌ها و IGBT ها در مدارهای سوئیچینگ.

6. L4970A: یک رگولاتور سوییچینگ با ولتاژ خروجی قابل تنظیم.

7. MC34063: یک مبدل DC-DC ساده و ارزان با کاربرد گسترده در پروژه‌های سوئیچینگ.

8. TOPSwitch (TOP222/TOP223): آی‌سی‌های سوئیچینگ که برای منابع تغذیه با توان کم تا متوسط طراحی شده‌اند.

9. VIPer22A/VIPer12A: آی‌سی‌های سوئیچینگ مقرون‌به‌صرفه برای منابع تغذیه کوچک.

10. LNK306/307/308: آی‌سی‌های سوئیچینگ از خانواده Power Integrations با کاربرد در منابع تغذیه با توان پایین و متوسط.

آیسی سوئیچینگ نوع TL494، کنترلر موج PWM

آیسی TL494 یک کنترل‌کننده PWM (مدولاسیون پهنای پالس) هست که بیشتر برای ساخت منابع تغذیه سوئیچینگ (مثل پاورهای کامپیوتر) و مبدل‌های DC به DC استفاده می‌شود. این آیسی به طراحان اجازه می‌دهد ولتاژ خروجی را با دقت تنظیم کنند و کارایی و پایداری مدار را بالا ببرند. حالا بیایید به زبان ساده‌تر توضیح بدهیم:

اجزای داخلی TL494 و نحوه عملکرد آن:

TL494 از چند بخش اصلی تشکیل شده که در کنار هم کمک می‌کنند تا وظیفه کنترل و تنظیم ولتاژ را انجام دهد:

آمپلی‌فایرهای خطا: این آیسی دو عدد آمپلی‌فایر خطا (Error Amplifiers) دارد که ولتاژ خروجی را با ولتاژ مرجع مقایسه می‌کنند. اگر ولتاژ خروجی از حد مطلوب کمتر یا بیشتر شود، آمپلی‌فایرها سیگنال خطا تولید می‌کنند تا به مدار فرمان دهد که پالس‌ها را تغییر دهد؛ (آمپلی فایر های خطا داخل تصویر بالا با نام <Error Amp> قابل مشاهده می‌باشد.)

اسیلاتور (نوسان‌ساز): این بخش سیگنال‌های مربعی با فرکانس مشخص تولید می‌کند که برای تعیین فرکانس پالس‌ها استفاده می‌شود. شما می‌توانید فرکانس آن را با استفاده از خازن و مقاومت خارجی تنظیم کنید.

مدولاسیون پهنای پالس (PWM): TL494 پهنای پالس را بر اساس سیگنال خطایی که از آمپلی‌فایرهای خطا دریافت می‌کند، تنظیم می‌کند. وقتی ولتاژ خروجی کم یا زیاد می‌شود، پهنای پالس‌ها طوری تغییر می‌کند که خروجی به حالت مطلوب برگردد.

مدار کنترل ترانزیستور خروجی: این بخش ترانزیستورهای خروجی را کنترل می‌کند که به نوبه خود سوئیچ‌های قدرت مدار را قطع و وصل می‌کنند. این ترانزیستورها می‌توانند به دو روش push-pull یا single-ended کار کنند.

ولتاژ مرجع داخلی: TL494 یک منبع ولتاژ مرجع داخلی (5 ولت) دارد که به مدار کمک می‌کند ولتاژ خروجی را دقیق تنظیم کند و آمپلی‌فایرها با این ولتاژ مرجع ولتاژ واقعی خروجی را مقایسه می‌کنند.

مزایای TL494

دقت بالا: با داشتن دو آمپلی‌فایر خطا، این آیسی می‌تواند به‌خوبی ولتاژ خروجی را کنترل کند و تغییرات کوچک را نیز به‌سرعت تشخیص دهد.

قابلیت تنظیم فرکانس: با تنظیم مقاومت و خازن خارجی، می‌توان فرکانس کاری آیسی را تنظیم کرد و متناسب با نیازهای مختلف استفاده کرد.

انعطاف‌پذیری: TL494 به‌گونه‌ای طراحی شده که می‌توان آن را در مدهای مختلف (مثل Push-Pull یا Single-ended) استفاده کرد و به انواع توپولوژی‌های منابع تغذیه و مبدل‌ها متصل کرد.

کاربردهای TL494

منابع تغذیه سوئیچینگ (SMPS): به دلیل توانایی کنترل دقیق و تولید پالس‌های پایدار، از TL494 در پاورهای کامپیوتر و منابع تغذیه با ولتاژهای مختلف استفاده می‌شود.

مبدل‌های DC به DC: این آیسی می‌تواند برای تبدیل ولتاژ DC به DC با بازدهی بالا استفاده شود، مثلاً برای شارژرهای باتری یا مبدل‌های ولتاژ در خودروها.

کنترل سرعت موتورهای DC: با استفاده از مدولاسیون پهنای پالس، می‌توان سرعت موتورهای DC را به‌دقت تنظیم کرد.

جمع‌بندی

آیسی TL494 یک کنترل‌کننده PWM پرکاربرد است که با ترکیب آمپلی‌فایرهای خطا، اسیلاتور و مدارهای داخلی، امکان کنترل و تنظیم دقیق ولتاژ و فرکانس خروجی را فراهم می‌کند. این آیسی به‌ویژه برای منابع تغذیه سوئیچینگ و مبدل‌های DC به DC به کار می‌رود و به‌دلیل دقت و انعطاف‌پذیری بالا، یکی از پرکاربردترین آیسی‌ها در صنعت الکترونیک است.

دیتاشیت آیسی TL494:

آیسی TL494 دارای چندین پارامتر مهم است که در طراحی و استفاده از آن باید به آن‌ها توجه کرد. این پارامترها شامل ولتاژها، جریان‌ها، فرکانس و موارد دیگر می‌شوند. در ادامه به مهم‌ترین پارامترهای TL494 می‌پردازیم:

1. ولتاژ تغذیه (Vcc)

محدوده ولتاژ تغذیه: 7 ولت تا 40 ولت

این پارامتر نشان می‌دهد که آیسی TL494 می‌تواند با ولتاژهای تغذیه مختلف کار کند، و معمولاً بین 12 ولت تا 15 ولت برای منابع تغذیه استفاده می‌شود.

2. ولتاژ مرجع داخلی (Vref)

مقدار مرجع ثابت: 5 ولت (با دقت ±5%)

این ولتاژ برای مقایسه در آمپلی‌فایرهای خطا و تنظیم دقیق خروجی استفاده می‌شود. TL494 این ولتاژ مرجع را به صورت داخلی تولید می‌کند.

3. فرکانس نوسان‌ساز (Oscillator Frequency)

فرکانس تنظیم‌پذیر: معمولاً از 1 کیلوهرتز تا 300 کیلوهرتز

فرکانس نوسان‌ساز داخلی آیسی با تنظیم مقاومت و خازن خارجی قابل تغییر است. این فرکانس تعیین‌کننده سرعت سوئیچینگ ترانزیستورهای خروجی است.

4. بهره ولتاژ آمپلی‌فایر خطا (Error Amplifier Voltage Gain)

محدوده بهره: معمولاً 80 دسی‌بل (dB)

این مقدار نشان می‌دهد که آمپلی‌فایرهای خطا چه مقدار تقویت‌کننده ولتاژ خطا هستند و تأثیر مستقیم بر روی دقت و حساسیت سیستم کنترلی دارند.

5. ولتاژ ورودی آمپلی‌فایر خطا (Error Amplifier Input Voltage Range)

محدوده ولتاژ ورودی: از 0 ولت تا 3.3 ولت

این ولتاژ ورودی به آمپلی‌فایر خطا اعمال می‌شود و باید در این محدوده باشد تا عملکرد صحیح آیسی تضمین شود.

6. ولتاژ آستانه راه‌اندازی (Threshold Voltage)

مقدار ولتاژ راه‌اندازی: 0.7 ولت (برای فلیپ فلاپ داخلی)

این پارامتر نشان می‌دهد که در چه ولتاژی فلیپ فلاپ داخلی آیسی تحریک می‌شود و عمل سوئیچینگ شروع می‌شود.

7. جریان خروجی ترانزیستورها (Output Transistor Current)

حداکثر جریان خروجی: 200 میلی‌آمپر (هر ترانزیستور)

TL494 دو ترانزیستور خروجی دارد که هر کدام حداکثر می‌توانند تا 200 میلی‌آمپر جریان را تأمین کنند. این ترانزیستورها معمولاً برای راه‌اندازی ترانزیستورهای قدرت خارجی استفاده می‌شوند.

8. پهنای پالس خروجی (Duty Cycle)

محدوده پهنای پالس: 0% تا 100%

TL494 قابلیت تنظیم پهنای پالس خروجی را از 0% تا 100% دارد، که به معنای انعطاف‌پذیری کامل در تنظیم عملکرد مدار است.

9. جریان مصرفی (Supply Current, ICC)

جریان مصرفی معمولی: حدود 10 میلی‌آمپر

این جریان نشان‌دهنده مصرف برق آیسی است و باید در نظر گرفته شود که جریان مصرفی آیسی به نسبت کم است و باعث می‌شود کارایی بالاتری داشته باشد.

10. دمای کاری (Operating Temperature Range)

محدوده دمای کاری: از -40 درجه سانتی‌گراد تا 85 درجه سانتی‌گراد

این پارامتر بیانگر محدوده دمایی است که آیسی TL494 می‌تواند به درستی کار کند. آیسی باید در این محدوده دمایی نگه داشته شود تا پایداری و عملکرد مطلوب داشته باشد.

این پارامترها به طراحان و مهندسان الکترونیک کمک می‌کنند تا TL494 را به درستی در مدارهای مختلف تنظیم و بهینه‌سازی کنند و کارایی و پایداری مدار را تضمین کنند.

آیسی سوئیچینگ از خانواده نوع UC38xx مثل(UC3842/UC3843/UC3844/UC3845)

آی‌سی‌های سوئیچینگ از خانواده UC38xx دسته‌ای از مدارهای مجتمع (IC) هستند که برای کنترل و مدیریت منابع تغذیه سوئیچینگ (SMPS) طراحی شده‌اند. این آی‌سی‌ها عمدتاً در مدارهای منبع تغذیه مانند شارژرها، منبع تغذیه‌های سوییچینگ و اینورترها به کار می‌روند. هدف اصلی این آی‌سی‌ها کنترل ولتاژ خروجی و جریان به صورت دقیق و کارآمد است. در ادامه به ساختار، کاربرد و مزایای این خانواده آی‌سی‌ها می‌پردازیم:

1. ساختار و اجزای اصلی آی‌سی‌های UC38xx

خانواده UC38xx شامل آی‌سی‌های مختلفی است که از طراحی مشابهی بهره می‌برند و معمولاً دارای ویژگی‌های زیر هستند:

اسیلاتور داخلی: برای تولید فرکانس سوییچینگ. این فرکانس معمولاً قابل تنظیم است و تعیین‌کننده سرعت سوئیچینگ مدار است.

مدار مقایسه‌گر ولتاژ و جریان: برای نظارت بر ولتاژ و جریان خروجی و حفظ آنها در محدوده‌های مشخص. این مقایسه‌گرها به آی‌سی امکان می‌دهند تا در صورت بروز خطا یا تغییرات غیرمنتظره، عملکرد مدار را تنظیم کند.

مدار حفاظت: برای جلوگیری از آسیب به مدار در شرایطی مثل اضافه ولتاژ، اضافه جریان یا افزایش دما.

ترانزیستور درایور داخلی: این بخش وظیفه دارد که سوئیچ‌های قدرت (معمولاً MOSFET یا IGBT) را که وظیفه قطع و وصل کردن جریان اصلی را دارند، کنترل کند.

2. کاربردهای آی‌سی‌های UC38xx

این آی‌سی‌ها به دلیل داشتن قابلیت‌های پیشرفته، در بسیاری از کاربردهای منابع تغذیه به کار می‌روند. برخی از کاربردهای رایج شامل:

منابع تغذیه سوئیچینگ: مانند منابع تغذیه لپ‌تاپ‌ها، رایانه‌ها و سرورها.

شارژرهای باتری: به خصوص شارژرهایی که نیاز به کنترل دقیق ولتاژ و جریان دارند.

درایورهای موتور: برای کنترل سرعت و گشتاور موتورهای DC و AC.

اینورترها و مبدل‌های DC به DC: برای تبدیل ولتاژ و جریان به صورت بهینه.

3. مزایا و ویژگی‌های خانواده UC38xx

این خانواده آی‌سی‌ها مزایای بسیاری دارند که باعث محبوبیت آنها در طراحی منابع تغذیه شده است:

کارایی بالا: این آی‌سی‌ها به دلیل استفاده از تکنولوژی سوئیچینگ با فرکانس بالا، کارایی بسیار خوبی دارند و هدررفت انرژی کمی دارند.

اندازه کوچک: منابع تغذیه‌ای که از این آی‌سی‌ها استفاده می‌کنند، معمولاً کوچک‌تر و سبک‌تر از منابع تغذیه سنتی هستند.

کنترل دقیق: این آی‌سی‌ها قادر به تنظیم دقیق ولتاژ و جریان خروجی هستند و امکان اضافه کردن مدارات حفاظت برای جلوگیری از آسیب‌های احتمالی را دارند.

انعطاف‌پذیری: طراحی این آی‌سی‌ها به گونه‌ای است که می‌توان آنها را برای کاربردهای مختلف پیکربندی کرد و تنظیمات مربوط به فرکانس سوئیچینگ و حفاظت‌ها را به دلخواه تغییر داد.

4. نمونه‌ای از آی‌سی‌های خانواده UC38xx

یکی از پرکاربردترین اعضای این خانواده، UC3842 است که یک کنترلر PWM (مدولاسیون عرض پالس) محسوب می‌شود. این آی‌سی برای طراحی منابع تغذیه‌ای که نیاز به کنترل دقیق ولتاژ و جریان دارند، بسیار مناسب است. ویژگی‌های مهم این آی‌سی عبارتند از:

کنترل فرکانس قابل تنظیم: امکان تنظیم فرکانس سوئیچینگ به دلخواه.

مدار حفاظت داخلی: محافظت در برابر اضافه ولتاژ و جریان.

راندمان بالا: به دلیل بهره‌گیری از مد PWM، مصرف انرژی کمتری نسبت به روش‌های قدیمی دارد.

نتیجه‌گیری:

آی‌سی‌های خانواده UC38xx به دلیل کنترل دقیق، کارایی بالا و قابلیت‌های محافظتی گسترده، یکی از بهترین گزینه‌ها برای طراحی منابع تغذیه سوئیچینگ مدرن هستند. استفاده از این آی‌سی‌ها علاوه بر بهینه‌سازی مصرف انرژی، به کاهش هزینه‌ها و اندازه مدار نیز کمک می‌کند. این آی‌سی‌ها به خصوص در صنایعی که نیاز به منبع تغذیه‌های پایدار و کارآمد دارند، بسیار پرکاربرد هستند.

دیتاشیت آیسی UC3842

دیتاشیت کامل برای آی‌سی UC3842 که یکی از اعضای پرکاربرد خانواده UC38xx است، به تفصیل شامل اطلاعات زیر می‌شود. این دیتاشیت جزئیات عملکرد، ویژگی‌ها، مشخصات الکتریکی و نحوه استفاده از این آی‌سی را توضیح می‌دهد.

دیتاشیت کامل آی‌سی UC3842

1. مشخصات کلی

نام آی‌سی: UC3842

نوع: کنترل‌کننده PWM (مدولاسیون عرض پالس)

ولتاژ کاری: 7.6 ولت تا 30 ولت

کاربردها: منابع تغذیه سوئیچینگ، مبدل‌های DC به DC، شارژرهای باتری و اینورترها.

بسته‌بندی (Package): این آی‌سی معمولاً در بسته‌های DIP-8 و SO-8 عرضه می‌شود.

2. ویژگی‌های اصلی

فرکانس سوئیچینگ قابل تنظیم: 20 کیلوهرتز تا 500 کیلوهرتز.

مصرف توان کم در حالت آماده به کار: برای بهینه‌سازی مصرف انرژی.

حفاظت داخلی: در برابر اضافه ولتاژ، اضافه جریان و افزایش دما.

زمان شروع سریع: راه‌اندازی سریع و قابل اطمینان مدار پس از روشن شدن.

دقت بالا در تنظیم PWM: برای کنترل دقیق ولتاژ و جریان خروجی.

3. پین‌های آی‌سی و توصیف عملکرد آنها

آی‌سی UC3842 دارای 8 پین است که هر کدام وظیفه خاصی دارند:

شماره پین نام پین عملکرد

1 Compensation تنظیم و جبران‌سازی فیدبک برای پایداری مدار.

2 Voltage Feedback (Vfb) ورودی فیدبک ولتاژ برای کنترل PWM.

3 Current Sense ورودی حسگر جریان برای نظارت و حفاظت در برابر اضافه جریان.

4 RT/CT تنظیم فرکانس سوئیچینگ با استفاده از مقاومت و خازن.

5 GND زمین مدار.

6 Output خروجی کنترل PWM برای درایو سوئیچ‌ها.

7 VCC ولتاژ تغذیه آی‌سی.

8 Vref خروجی ولتاژ مرجع داخلی.

4. مشخصات الکتریکی

پارامتر مقدار (واحد) توضیحات

ولتاژ تغذیه (Vcc) 7.6V تا 30V محدوده ولتاژ کاری آی‌سی.

جریان مصرفی (Icc) حداکثر 17 میلی‌آمپر جریان مصرفی در حالت کاری.

ولتاژ ورودی فیدبک (Vfb) 0 تا 2.5V محدوده ولتاژ ورودی فیدبک.

فرکانس سوئیچینگ 20kHz تا 500kHz قابل تنظیم با استفاده از پین RT/CT.

دمای کاری -40°C تا 85°C محدوده دمای مجاز کاری آی‌سی.

5. نمودار بلوکی داخلی آی‌سی

نمودار بلوکی داخلی UC3842 شامل بخش‌های زیر است:

اسیلاتور داخلی: تنظیم فرکانس کاری و تولید سیگنال PWM.

تقویت‌کننده خطا: پردازش سیگنال فیدبک ولتاژ و تنظیم پالس‌های PWM.

مقایسه‌گر جریان: برای نظارت و حفاظت از مدار در برابر اضافه جریان.

مدار حفاظت و زمان‌بندی: مدیریت شروع به کار آی‌سی و حفاظت در برابر شرایط ناپایدار.

درایور خروجی: کنترل سوئیچ قدرت (MOSFET/IGBT) برای قطع و وصل کردن جریان اصلی.

6. نمودار کاربردی مدار نمونه

یک مدار ساده برای استفاده از UC3842 به عنوان یک کنترل‌کننده منبع تغذیه سوئیچینگ:

منبع تغذیه ورودی: 12V DC.

سوئیچ قدرت: MOSFET.

ترانسفورماتور: برای تبدیل ولتاژ و ایزولاسیون.

خروجی: تنظیم شده به 5V با استفاده از فیدبک ولتاژ.

خازن و مقاومت در پین RT/CT: برای تنظیم فرکانس به 100kHz.

7. نکات طراحی و ملاحظات

نویز و تداخل الکترومغناطیسی (EMI): استفاده از فیلترهای LC و خازن‌های بای‌پس برای کاهش نویز در مدار.

موقعیت فیدبک ولتاژ: دقت شود که فیدبک از نقطه مناسب گرفته شود تا پایداری ولتاژ خروجی حفظ شود.

اتصال گرماگیر (Heatsink): برای سوئیچ قدرت در مدار، به دلیل جریان‌های بالا و تلفات حرارتی، استفاده از گرماگیر مناسب توصیه می‌شود.

8. ابعاد و مشخصات بسته‌بندی

نوع بسته‌بندی: DIP-8 / SO-8

ابعاد بسته‌بندی DIP-8: 9.27mm × 6.35mm

ابعاد بسته‌بندی SO-8: 4.9mm × 3.9mm

این دیتاشیت خلاصه‌ای از ویژگی‌ها و مشخصات آی‌سی UC3842 بود. برای طراحی دقیق‌تر و استفاده بهینه از این آی‌سی، مطالعه جزئیات بیشتر از منابع رسمی تولیدکننده و استفاده از نرم‌افزارهای شبیه‌سازی توصیه می‌شود.

آیسی سوئیچینگ نوع SG3525

آی‌سی SG3525 یک کنترل‌کننده PWM (مدولاسیون عرض پالس) است که به طور گسترده در منابع تغذیه سوئیچینگ، اینورترها و مبدل‌های DC به DC استفاده می‌شود. این آی‌سی به دلیل طراحی ساده، انعطاف‌پذیری بالا و امکانات حفاظتی مختلف، بسیار محبوب است. در ادامه، به صورت ساده و کامل توضیح داده می‌شود که این آی‌سی چگونه کار می‌کند و چه ویژگی‌هایی دارد.

معرفی آی‌سی SG3525

SG3525 یک آی‌سی کنترل‌کننده PWM است که با تولید پالس‌های دقیق، به کنترل سوئیچ‌ها (معمولاً MOSFET یا IGBT) در مدارهای سوئیچینگ می‌پردازد. هدف این آی‌سی این است که ولتاژ و جریان خروجی را در محدوده‌ای مشخص نگه دارد و از منابع تغذیه سوئیچینگ با بازده بالا و کنترل دقیق پشتیبانی کند.

کاربردهای آی‌سی SG3525

این آی‌سی به دلیل قابلیت‌های متنوع، در بسیاری از کاربردهای صنعتی و الکترونیکی به کار می‌رود:

منابع تغذیه سوئیچینگ (SMPS): برای کامپیوترها، سرورها، تجهیزات مخابراتی و دستگاه‌های الکترونیکی.

اینورترها: تبدیل DC به AC برای سیستم‌های UPS، سیستم‌های خورشیدی و مبدل‌های صنعتی.

شارژرهای باتری: کنترل جریان و ولتاژ شارژ برای محافظت از باتری‌ها.

مبدل‌های DC به DC: تغییر سطح ولتاژ DC به ولتاژ دیگر (افزایش یا کاهش) با بازده بالا.

ساختار و اجزای آی‌سی SG3525

آی‌سی SG3525 دارای اجزای داخلی زیر است که به آن امکان کنترل و حفاظت دقیق مدار را می‌دهد:

اسیلاتور داخلی: این بخش سیگنال فرکانس بالا را تولید می‌کند و فرکانس سوئیچینگ را تعیین می‌کند. فرکانس این اسیلاتور قابل تنظیم است.

تقویت‌کننده خطا (Error Amplifier): این بخش وظیفه دارد تا ولتاژ خروجی را با ولتاژ مرجع مقایسه کند و اختلاف آنها را به شکل سیگنال PWM برای کنترل سوئیچ‌ها تبدیل کند.

مدار کنترل PWM: این بخش پالس‌های خروجی را به گونه‌ای تولید می‌کند که پهنای آنها بر اساس سیگنال خطا تغییر می‌کند و بنابراین ولتاژ و جریان خروجی تنظیم می‌شود.

مدار حفاظت داخلی: حفاظت در برابر شرایط مختلف مثل اضافه جریان، اضافه ولتاژ و افزایش دما.

درایور خروجی: برای درایو کردن سوئیچ‌های قدرت که وظیفه قطع و وصل کردن جریان اصلی را دارند.

پین‌های آی‌سی و عملکرد آنها

آی‌سی SG3525 دارای 16 پین است که هر کدام عملکرد مشخصی دارند:

شماره پین نام پین توضیحات

1 Inverting Input ورودی معکوس تقویت‌کننده خطا.

2 Non-Inverting Input ورودی مستقیم تقویت‌کننده خطا.

3 Oscillator Timing Capacitor خازن تایمینگ برای تنظیم فرکانس اسیلاتور.

4 Oscillator Timing Resistor مقاومت تایمینگ برای تنظیم فرکانس اسیلاتور.

5 Soft Start برای تنظیم زمان شروع نرم.

6 Dead Time Control کنترل زمان خاموشی بین پالس‌ها.

7 Output A خروجی پالس برای درایو سوئیچ‌ها (خروجی A).

8 Ground (GND) اتصال زمین مدار.

9 Output B خروجی پالس برای درایو سوئیچ‌ها (خروجی B).

10 VCC ولتاژ تغذیه آی‌سی (10V تا 35V).

11 Shutdown ورودی برای خاموش کردن مدار در مواقع خطا.

12 PWM Output خروجی مدولاسیون عرض پالس.

13 Feedback (Vfb) ورودی فیدبک برای تنظیم دقیق ولتاژ خروجی.

14 Sync برای هماهنگ‌سازی با منابع تغذیه دیگر.

15 Compensation تنظیم پایداری سیستم فیدبک.

16 Reference Voltage خروجی ولتاژ مرجع داخلی 5 ولت.

ویژگی‌های اصلی و مزایای SG3525

فرکانس سوئیچینگ قابل تنظیم: با استفاده از پین‌های RT و CT، می‌توان فرکانس اسیلاتور را از چند کیلوهرتز تا صدها کیلوهرتز تنظیم کرد.

کنترل دقیق PWM: برای حفظ ولتاژ و جریان خروجی در محدوده‌های مشخص، این آی‌سی سیگنال‌های PWM دقیق تولید می‌کند.

قابلیت خاموشی نرم (Soft Start): این ویژگی به مدار اجازه می‌دهد تا به آرامی روشن شود و از نوسانات و جرقه‌های ناگهانی جلوگیری کند.

مدار حفاظت داخلی: در برابر اضافه جریان، اضافه ولتاژ و افزایش دما محافظت می‌کند.

کاربرد گسترده: به دلیل طراحی ساده و امکانات کنترل و حفاظت متنوع، در بسیاری از منابع تغذیه و اینورترها استفاده می‌شود.

طراحی مدار نمونه با SG3525

برای استفاده از آی‌سی SG3525 در یک منبع تغذیه سوئیچینگ، به اجزای زیر نیاز است:

منبع تغذیه DC (مثلاً 12 ولت)

MOSFET یا IGBT: برای قطع و وصل کردن جریان در فرکانس بالا.

ترانسفورماتور: برای تبدیل ولتاژ و ایزولاسیون الکتریکی.

خازن و مقاومت برای تنظیم فرکانس اسیلاتور (RT و CT)

دیودهای حفاظت و فیدبک: برای کنترل دقیق ولتاژ خروجی.

نکات طراحی و استفاده از SG3525

کنترل دمای سوئیچ‌های قدرت: از گرماگیر (Heatsink) مناسب استفاده کنید تا MOSFETها در دمای ایمن کار کنند.

فیلترهای نویز: برای کاهش تداخلات الکترومغناطیسی (EMI)، از خازن‌های بای‌پس و فیلترهای LC استفاده کنید.

توجه به جریان تغذیه: ولتاژ و جریان تغذیه آی‌سی باید در محدوده مشخص شده (10V تا 35V) باشد.

نتیجه‌گیری

آی‌سی SG3525 به دلیل طراحی انعطاف‌پذیر، امکانات حفاظتی و دقت در کنترل PWM، یکی از گزینه‌های محبوب برای طراحی منابع تغذیه سوئیچینگ، اینورترها و شارژرهای باتری است. استفاده از این آی‌سی می‌تواند کارایی مدار را بهبود بخشد و مصرف انرژی را کاهش دهد، به شرطی که به درستی و با رعایت نکات طراحی به کار گرفته شود.

دیتاشیت آیسی SG3525

دیتاشیت آی‌سی SG3525 شامل اطلاعات کاملی درباره مشخصات، عملکرد و نحوه استفاده از این آی‌سی در مدارهای منابع تغذیه سوئیچینگ است. در ادامه، جزئیات مربوط به این آی‌سی به صورت کامل آورده شده است.

دیتاشیت کامل آی‌سی SG3525

1. مشخصات کلی

نام آی‌سی: SG3525

نوع آی‌سی: کنترل‌کننده PWM (مدولاسیون عرض پالس)

ولتاژ کاری (Vcc): 8V تا 35V

کاربردها: منابع تغذیه سوئیچینگ، اینورترها، شارژرهای باتری، مبدل‌های DC به DC

بسته‌بندی (Package): DIP-16، SOIC-16

2. ویژگی‌های اصلی

فرکانس قابل تنظیم: 100 هرتز تا 400 کیلوهرتز (با تنظیم RT و CT)

خروجی‌های PWM دوقطبی: دو خروجی PWM برای کنترل سوئیچ‌ها به صورت Complementary (A و B) یا Push-Pull

زمان خاموشی (Dead Time) قابل تنظیم: برای جلوگیری از تداخل بین سوئیچ‌ها

قابلیت Soft Start: برای راه‌اندازی مدار به صورت نرم و جلوگیری از جریان هجومی

ولتاژ مرجع داخلی: 5.1V با دقت ±1%

حفاظت داخلی: اضافه جریان، اضافه ولتاژ و افزایش دما

مصرف توان کم: برای بهینه‌سازی مصرف انرژی و کاهش گرما

3. پین‌های آی‌سی و توضیحات عملکرد

آی‌سی SG3525 دارای 16 پین است که هر کدام وظیفه خاصی دارند:

شماره پین نام پین توضیحات

1 Inverting Input ورودی معکوس تقویت‌کننده خطا (فیدبک منفی).

2 Non-Inverting Input ورودی مستقیم تقویت‌کننده خطا (فیدبک مثبت).

3 Oscillator Timing Capacitor (CT) خازن تایمینگ اسیلاتور داخلی برای تنظیم فرکانس.

4 Oscillator Timing Resistor (RT) مقاومت تایمینگ برای تنظیم فرکانس اسیلاتور.

5 Soft Start پین برای تنظیم و فعال‌سازی Soft Start (راه‌اندازی نرم).

6 Dead Time Control (DTC) تنظیم زمان خاموشی بین پالس‌های خروجی.

7 Compensation پین برای تنظیم و جبران‌سازی سیستم فیدبک.

8 Ground (GND) اتصال زمین مدار.

9 Output A خروجی پالس PWM برای کنترل سوئیچ (خروجی A).

10 Output B خروجی پالس PWM مکمل برای کنترل سوئیچ (خروجی B).

11 VCC ورودی تغذیه (8V تا 35V).

12 Shutdown ورودی برای خاموش کردن خروجی‌ها در مواقع اضطراری.

13 PWM Output خروجی پالس PWM برای درایو کردن سوئیچ‌ها.

14 Sync ورودی/خروجی همزمان‌سازی برای همگام‌سازی چند آی‌سی.

15 Reference Voltage (Vref) خروجی ولتاژ مرجع دقیق (5.1V) برای فیدبک و تنظیمات.

16 Frequency Set (Rf) برای تنظیم فرکانس کاری آی‌سی همراه با CT.

4. مشخصات الکتریکی

پارامتر مقدار (واحد) توضیحات

ولتاژ تغذیه (Vcc) 8V تا 35V محدوده ولتاژ کاری آی‌سی.

جریان مصرفی (Icc) 14 میلی‌آمپر (معمولی) جریان مصرفی آی‌سی در حالت عادی.

ولتاژ ورودی فیدبک 0V تا 5.1V محدوده ولتاژ ورودی فیدبک برای تنظیم PWM.

ولتاژ مرجع خروجی (Vref) 5.1V (±1%) خروجی مرجع با دقت بالا برای تنظیمات فیدبک.

فرکانس اسیلاتور 100Hz تا 400kHz قابل تنظیم با تغییر CT و RT.

دمای کاری -40°C تا 125°C محدوده دمای مجاز برای عملکرد بهینه.

5. نمودار بلوکی داخلی آی‌سی

نمودار بلوکی آی‌سی SG3525 شامل اجزای زیر است:

اسیلاتور داخلی: برای تولید سیگنال فرکانس پایه و تنظیم پالس‌های PWM.

تقویت‌کننده خطا (Error Amplifier): مقایسه ولتاژ خروجی با ولتاژ مرجع و تولید سیگنال تصحیح.

کنترل زمان خاموشی (Dead Time Control): جلوگیری از تداخل بین سوئیچ‌ها با تنظیم زمان خاموشی بین پالس‌های A و B.

ولتاژ مرجع داخلی (Vref): تأمین ولتاژ دقیق برای فیدبک و تنظیمات مدار.

مدار حفاظت داخلی: جلوگیری از اضافه جریان و کنترل دمای کاری.

6. نمودار کاربردی مدار نمونه

برای طراحی یک مدار با آی‌سی SG3525 به عنوان یک کنترل‌کننده منبع تغذیه سوئیچینگ، به اجزای زیر نیاز داریم:

منبع تغذیه DC (مانند 12V)

سوئیچ‌های قدرت (MOSFET یا IGBT): برای قطع و وصل کردن جریان به صورت سریع.

ترانسفورماتور ایزولاسیون: برای تبدیل ولتاژ و ایزولاسیون الکتریکی.

مقاومت (RT) و خازن (CT) برای تنظیم فرکانس اسیلاتور

فیدبک ولتاژ: برای کنترل دقیق ولتاژ خروجی.

7. نکات طراحی و توصیه‌ها

موقعیت فیدبک ولتاژ: از نقطه‌ای مناسب ولتاژ خروجی را به فیدبک متصل کنید تا دقت کنترل و پایداری سیستم حفظ شود.

خازن و مقاومت‌های تایمینگ (RT و CT): به دقت انتخاب شوند تا فرکانس سوئیچینگ بهینه حاصل شود.

گرماگیر (Heatsink): برای خنک کردن سوئیچ‌های قدرت (MOSFET/IGBT) استفاده شود تا از افزایش دما و خرابی جلوگیری شود.

فیلترهای LC: برای کاهش تداخلات الکترومغناطیسی (EMI) و بهبود پایداری مدار.

8. ابعاد و مشخصات بسته‌بندی

نوع بسته‌بندی: DIP-16 و SOIC-16

ابعاد بسته‌بندی DIP-16: 19.56mm × 7.62mm

ابعاد بسته‌بندی SOIC-16: 10.3mm × 7.5mm

9. مدارهای حفاظتی و ویژگی‌های خاص

Soft Start: این ویژگی اجازه می‌دهد که مدار به آرامی راه‌اندازی شود و از جرقه‌ها و نوسانات ناگهانی جریان جلوگیری کند.

زمان خاموشی (Dead Time): تنظیم زمان مناسب بین پالس‌های خروجی A و B برای جلوگیری از Overlap و تداخل بین سوئیچ‌ها.

ورودی Shutdown: در صورت بروز خطا (مانند اضافه جریان)، مدار می‌تواند خروجی‌ها را غیرفعال کند تا از آسیب به مدار و تجهیزات جلوگیری شود.

این دیتاشیت، توضیحات و جزئیات مربوط به آی‌سی SG3525 را به طور کامل پوشش می‌دهد و برای طراحی مدارهای سوئیچینگ و منابع تغذیه بسیار مفید است. برای طراحی و استفاده بهینه از این آی‌سی، مطالعه دقیق دیتاشیت اصلی تولیدکننده و رعایت نکات طراحی توصیه می‌شود.

رگولاتور سوئیچینگ LM2576

آی‌سی LM2576 یک رگولاتور کاهنده (Buck Regulator) از نوع سوئیچینگ است که به طور گسترده در مدارهای تغذیه و منابع تغذیه DC به DC استفاده می‌شود. این آی‌سی برای تبدیل ولتاژ بالاتر DC به ولتاژ پایین‌تر DC با بازده بالا طراحی شده است. این رگولاتور می‌تواند جریان‌های بالایی را تامین کند و به دلیل طراحی ساده و کاربردی، در بسیاری از مدارها استفاده می‌شود. در ادامه توضیحات کامل و ساده در مورد این آی‌سی آمده است.

1. معرفی آی‌سی LM2576

LM2576 یک رگولاتور سوئیچینگ کاهنده ولتاژ است که از تکنولوژی مدولاسیون عرض پالس (PWM) استفاده می‌کند. این آی‌سی قادر است تا با ورودی DC ولتاژ بالا، ولتاژ DC پایین‌تر و تنظیم‌شده‌ای تولید کند. ولتاژ خروجی می‌تواند به صورت دقیق تنظیم شده و جریان تا 3 آمپر را تامین کند. این ویژگی‌ها LM2576 را به یکی از گزینه‌های محبوب برای مدارهای تغذیه و تبدیل ولتاژ تبدیل کرده است.

2. کاربردهای آی‌سی LM2576

این آی‌سی به دلیل انعطاف‌پذیری و توانایی تامین جریان بالا، در موارد زیر کاربرد دارد:

مبدل‌های DC به DC: کاهش ولتاژ DC برای تغذیه مدارهای مختلف مانند میکروکنترلرها، سنسورها و مدارات دیجیتال.

شارژرهای باتری: تنظیم ولتاژ شارژ باتری‌ها و تامین جریان لازم.

منابع تغذیه سوئیچینگ (SMPS): تامین ولتاژ و جریان پایدار برای دستگاه‌های الکترونیکی.

تجهیزات صنعتی و مخابراتی: تامین ولتاژ دقیق و پایدار برای سیستم‌های حساس.

3. ویژگی‌های اصلی LM2576

جریان خروجی تا 3 آمپر: برای تامین جریان بالا به صورت پایدار و مطمئن.

ولتاژ ورودی گسترده: محدوده ورودی 4V تا 40V، که امکان کار با منابع تغذیه مختلف را فراهم می‌کند.

راندمان بالا: تا 77% تا 88% کارایی دارد که باعث کاهش اتلاف انرژی و گرما می‌شود.

خروجی ولتاژ قابل تنظیم: می‌توان خروجی را از 1.23V تا 37V تنظیم کرد (مدل Adjustable) یا از مدل‌های با ولتاژ ثابت (5V، 12V، 15V) استفاده کرد.

حفاظت داخلی: شامل حفاظت در برابر اضافه جریان، اضافه دما و قطع خودکار در صورت بروز خطا.

فرکانس سوئیچینگ ثابت: فرکانس 52 کیلوهرتز برای کاهش نویز و تداخل.

4. ساختار و پین‌های آی‌سی LM2576

آی‌سی LM2576 به صورت بسته‌بندی 5 پین TO-220 یا TO-263 ارائه می‌شود. هر پین دارای عملکرد خاصی است:

شماره پین نام پین توضیحات

1 Input ورودی ولتاژ DC (4V تا 40V)

2 Output خروجی ولتاژ تنظیم‌شده و کاهش‌یافته

3 Ground (GND) اتصال زمین مدار

4 Feedback (FB) ورودی فیدبک برای تنظیم دقیق ولتاژ خروجی

5 ON/OFF Control ورودی برای کنترل روشن و خاموش کردن آی‌سی

5. نحوه عملکرد آی‌سی LM2576

این آی‌سی با استفاده از تکنولوژی سوئیچینگ (PWM) و مدولاسیون عرض پالس کار می‌کند. به طور خلاصه، ولتاژ ورودی از طریق یک سوئیچ داخلی MOSFET به صورت متناوب روشن و خاموش می‌شود و سپس این ولتاژ توسط فیلترهای خارجی به یک ولتاژ DC پایدار و کاهش‌یافته تبدیل می‌شود.

ورودی ولتاژ: ولتاژ DC ورودی (بین 4V تا 40V) به پین Input آی‌سی متصل می‌شود.

سوئیچینگ: آی‌سی به صورت اتوماتیک MOSFET داخلی را در فرکانس 52 کیلوهرتز روشن و خاموش می‌کند تا ولتاژ خروجی را کاهش دهد.

فیلتر خروجی: خروجی از طریق یک چوک (inductor) و خازن خروجی به یک ولتاژ DC صاف تبدیل می‌شود.

فیدبک ولتاژ: ولتاژ خروجی توسط پین فیدبک به آی‌سی برگشت داده می‌شود تا ولتاژ دقیق و پایدار تنظیم شود.

6. نحوه تنظیم ولتاژ خروجی (مدل Adjustable)

برای تنظیم ولتاژ خروجی آی‌سی LM2576 در مدل Adjustable، از دو مقاومت خارجی به عنوان تقسیم ولتاژ استفاده می‌شود. ولتاژ خروجی از فرمول زیر محاسبه می‌شود:

𝑉𝑜𝑢𝑡=1.23×(1+𝑅2/𝑅1)

R1 و R2: مقاومت‌های تقسیم ولتاژ که ولتاژ خروجی را تنظیم می‌کنند.

1.23V: ولتاژ مرجع داخلی آی‌سی.

7. طراحی مدار نمونه با LM2576

برای ساخت یک مبدل DC به DC با LM2576، به اجزای زیر نیاز دارید:

ورودی DC (مثلاً 12V)

چوک (Inductor): برای ذخیره انرژی و صاف کردن جریان خروجی.

خازن‌های ورودی و خروجی: برای کاهش نویز و تداخلات الکترومغناطیسی (EMI).

دیود شاتکی (Schottky Diode): برای بهینه‌سازی عملکرد و کاهش اتلاف انرژی.

مقاومت‌های فیدبک (فقط در مدل Adjustable): برای تنظیم ولتاژ خروجی.

8. نکات طراحی و استفاده از LM2576

استفاده از چوک و خازن‌های مناسب: مقدار چوک و خازن باید با توجه به ولتاژ ورودی و خروجی انتخاب شود تا عملکرد بهینه داشته باشد.

دیود شاتکی: دیودی با افت ولتاژ کم (مثلاً 1N5822) استفاده کنید تا تلفات کاهش یابد.

تهویه مناسب: برای جلوگیری از افزایش دما، آی‌سی را به یک هیت‌سینک مناسب متصل کنید.

فیدبک صحیح: از مقاومت‌های با دقت بالا استفاده کنید تا ولتاژ خروجی به صورت دقیق تنظیم شود.

9. حفاظت و ویژگی‌های اضافی

آی‌سی LM2576 دارای ویژگی‌های حفاظتی داخلی است که شامل موارد زیر می‌شود:

حفاظت در برابر اضافه جریان: در صورتی که جریان خروجی بیش از حد شود، آی‌سی به طور خودکار جریان را محدود می‌کند.

حفاظت در برابر اضافه دما: در صورت افزایش دمای داخلی آی‌سی، مدار خاموش می‌شود تا از آسیب جلوگیری شود.

قطع خودکار: در صورتی که ولتاژ ورودی خارج از محدوده مجاز باشد، خروجی قطع می‌شود.

10. مزایا و معایب LM2576

مزایا:

راندمان بالا (تا 88%)

طراحی ساده و کم‌هزینه

قابلیت تامین جریان بالا (تا 3 آمپر)

حفاظت‌های داخلی و قابلیت اطمینان بالا

معایب:

افت ولتاژ در دیود شاتکی که باید در نظر گرفته شود

نیاز به قطعات خارجی مانند چوک و خازن برای عملکرد بهینه

11. نتیجه‌گیری

آی‌سی LM2576 یک رگولاتور کاهنده ولتاژ کارآمد و محبوب است که به دلیل طراحی ساده، کارایی بالا و حفاظت‌های داخلی، برای کاربردهای مختلفی مانند مبدل‌های DC به DC، منابع تغذیه سوئیچینگ و شارژرهای باتری بسیار مناسب است. با رعایت نکات طراحی و انتخاب قطعات مناسب، می‌توان از این آی‌سی به صورت بهینه و ایمن استفاده کرد

دیتاشیت آیسی LM2576

دیتاشیت آی‌سی LM2576 به طور کامل شامل مشخصات فنی، ویژگی‌ها، نحوه عملکرد و توضیحات پین‌ها است. در ادامه، تمامی جزئیات و ویژگی‌های این آی‌سی به صورت کامل و زبان ساده آورده شده است.

دیتاشیت کامل آی‌سی LM2576

1. مشخصات کلی

نام آی‌سی: LM2576

نوع آی‌سی: رگولاتور کاهنده سوئیچینگ (Buck Converter)

ولتاژ ورودی (Vin): 4V تا 40V

ولتاژ خروجی: نسخه‌های ولتاژ ثابت (3.3V، 5V، 12V، 15V) و نسخه قابل تنظیم (1.23V تا 37V)

جریان خروجی: حداکثر 3 آمپر

فرکانس سوئیچینگ: 52 کیلوهرتز (ثابت)

بسته‌بندی: TO-220، TO-263

2. ویژگی‌های اصلی

راندمان بالا: بین 77% تا 88%، بسته به ولتاژ ورودی و خروجی.

خروجی‌های ولتاژ ثابت و قابل تنظیم: برای تامین ولتاژهای مختلف.

محافظت داخلی: شامل محافظت در برابر اضافه جریان، اضافه ولتاژ، و اضافه دما.

فرکانس سوئیچینگ ثابت: 52 کیلوهرتز، که موجب کاهش نویز و تداخلات الکترومغناطیسی می‌شود.

استفاده آسان: نیاز به تعداد کم قطعات خارجی دارد (چوک، دیود شاتکی و خازن‌ها).

3. پین‌های آی‌سی و توضیحات عملکرد

آی‌سی LM2576 به صورت بسته‌بندی TO-220 یا TO-263 و با 5 پین ارائه می‌شود. جدول زیر توضیحات پین‌های این آی‌سی را نشان می‌دهد:

شماره پین نام پین توضیحات

1 Input (Vin) ورودی ولتاژ DC (4V تا 40V).

2 Output (Vout) خروجی ولتاژ تنظیم‌شده و کاهش‌یافته.

3 Ground (GND) اتصال زمین مدار.

4 Feedback (FB) ورودی فیدبک برای تنظیم دقیق ولتاژ خروجی در مدل قابل تنظیم.

5 ON/OFF Control کنترل روشن/خاموش آی‌سی؛ به زمین متصل شود تا فعال بماند.

4. ویژگی‌های الکتریکی

پارامتر مقدار (واحد) توضیحات

ولتاژ ورودی (Vin) 4V تا 40V ولتاژ ورودی مجاز آی‌سی.

ولتاژ خروجی (Vout) 1.23V تا 37V ولتاژ خروجی قابل تنظیم در نسخه Adjustable.

جریان خروجی (Iout) حداکثر 3 آمپر جریان خروجی پیوسته و پایدار.

ولتاژ مرجع داخلی (Vref) 1.23V ولتاژ مرجع برای مدل‌های قابل تنظیم.

فرکانس سوئیچینگ 52 کیلوهرتز فرکانس ثابت برای کاهش نویز و تداخلات.

دمای کاری -40°C تا 125°C محدوده دمای کاری مجاز.

5. نمودار بلوکی داخلی آی‌سی

نمودار بلوکی داخلی LM2576 به صورت زیر است:

اسیلاتور داخلی: برای تولید فرکانس ثابت 52 کیلوهرتز که به عنوان پایه‌ی کار سوئیچینگ عمل می‌کند.

سوئیچ MOSFET داخلی: یک سوئیچ قدرت داخلی برای تغییر ولتاژ ورودی به خروجی.

تقویت‌کننده خطا (Error Amplifier): مقایسه ولتاژ خروجی با ولتاژ مرجع و تولید سیگنال فیدبک.

مدار محافظ: برای محافظت در برابر شرایط خطا مانند اضافه جریان و دمای بیش از حد.

فیدبک ولتاژ: برای تنظیم دقیق ولتاژ خروجی.

6. مدار نمونه و اجزای خارجی مورد نیاز

برای استفاده از آی‌سی LM2576 به عنوان مبدل DC به DC، به اجزای زیر نیاز دارید:

چوک (Inductor): برای صاف کردن ولتاژ خروجی و ذخیره انرژی.

دیود شاتکی (Schottky Diode): برای هدایت جریان و کاهش اتلاف انرژی؛ معمولاً از دیود 1N5822 استفاده می‌شود.

خازن‌های ورودی و خروجی: برای فیلتر کردن نویز و کاهش تداخلات الکترومغناطیسی.

مقاومت‌های فیدبک (در مدل Adjustable): برای تنظیم دقیق ولتاژ خروجی.

7. نکات طراحی و توصیه‌ها

چوک مناسب: مقدار چوک باید به درستی انتخاب شود (معمولاً بین 68μH تا 330μH)، تا پایداری و عملکرد بهینه مدار حفظ شود.

استفاده از دیود شاتکی مناسب: دیود شاتکی باید بتواند جریان بالای مدار را تحمل کند و ولتاژ افت پایینی داشته باشد.

تهویه مناسب: در صورتی که جریان بالا از آی‌سی عبور می‌کند، از هیت‌سینک استفاده شود تا دما کنترل شود و از افزایش دمای بیش از حد جلوگیری شود.

خازن‌های ورودی و خروجی: خازن‌های الکترولیت و سرامیک به طور همزمان استفاده شوند تا به بهترین شکل نویز و نوسانات را کاهش دهند.

8. مدارهای حفاظتی و ویژگی‌های اضافی

حفاظت در برابر اضافه جریان: در صورت افزایش جریان خروجی، آی‌سی به صورت خودکار جریان را محدود کرده و از آسیب به مدار جلوگیری می‌کند.

حفاظت در برابر اضافه دما: در صورتی که دمای داخلی آی‌سی افزایش یابد، مدار داخلی به طور خودکار آی‌سی را خاموش می‌کند.

حفاظت در برابر اضافه ولتاژ: ولتاژ ورودی خارج از محدوده باعث قطع خروجی می‌شود.

9. ابعاد و بسته‌بندی آی‌سی LM2576

نوع بسته‌بندی ابعاد (میلی‌متر)

TO-220 10.16 × 4.57 × 9.83

TO-263 10.3 × 10.3 × 4.57

10. جدول مشخصات نسخه‌های مختلف LM2576

مدل ولتاژ خروجی ثابت

LM2576-3.3 3.3V

LM2576-5.0 5V

LM2576-12 12V

LM2576-15 15V

LM2576-ADJ قابل تنظیم (1.23V تا 37V)

11. نمودار عملکرد و نکات کاربردی

نمودار مدار نمونه:

یک مدار ساده برای آی‌سی LM2576 به صورت زیر طراحی شده است:

ورودی DC: به پین Vin متصل شده و خازن ورودی برای کاهش نویز اضافه می‌شود.

چوک و دیود شاتکی: بین خروجی و زمین قرار داده می‌شوند.

خازن خروجی: برای صاف کردن و کاهش نوسانات استفاده می‌شود.

فیدبک ولتاژ: به پین Feedback متصل شده و با مقاومت‌های مناسب ولتاژ خروجی تنظیم می‌شود.

12. مزایا و معایب آی‌سی LM2576

مزایا:

راندمان بالا و بازده بهینه

نیاز به تعداد کمی قطعات خارجی

حفاظت‌های داخلی که باعث افزایش قابلیت اطمینان می‌شود

فرکانس سوئیچینگ ثابت برای کاهش نویز

معایب:

افت ولتاژ در دیود شاتکی که باید در طراحی مد نظر قرار گیرد

ممکن است نیاز به هیت‌سینک داشته باشد در صورت جریان بالا

آیسی سوئیچینگ IR2110

آی‌سی IR2110 یک درایور MOSFET و IGBT است که برای کنترل سوئیچ‌های قدرت در مدارات الکترونیکی به کار می‌رود. این آی‌سی به طور ویژه برای کنترل سوئیچ‌های High-Side و Low-Side در مدارهای نیمه‌پل (Half-Bridge) و تمام‌پل (Full-Bridge) طراحی شده است. درایورهای گیت مانند IR2110 برای استفاده در مدارهای اینورتر، منابع تغذیه سوئیچینگ (SMPS)، و کنترل موتورهای DC به کار می‌روند. در ادامه توضیحات کامل و ساده‌ای درباره این آی‌سی ارائه می‌شود.

1. معرفی آی‌سی IR2110

IR2110 یک درایور گیت دوگانه است که می‌تواند دو سوئیچ قدرت (MOSFET یا IGBT) را در دو بخش High-Side و Low-Side کنترل کند. این آی‌سی با ولتاژهای بالا (تا 500 ولت) سازگار است و برای کاربردهای قدرت بالا طراحی شده است.

2. کاربردهای آی‌سی IR2110

IR2110 در مدارهای مختلفی استفاده می‌شود که نیاز به کنترل سوئیچ‌های قدرت با سرعت بالا دارند. برخی از کاربردهای اصلی عبارتند از:

مدارهای اینورتر: تبدیل ولتاژ DC به AC و کنترل توان.

منابع تغذیه سوئیچینگ (SMPS): کنترل گیت ترانزیستورهای قدرت برای تبدیل ولتاژ.

مدارهای درایور موتور: کنترل سرعت و جهت چرخش موتورهای DC و AC.

مدارهای تقویت‌کننده صوتی (Class D): تقویت سیگنال‌های صوتی با استفاده از تکنولوژی سوئیچینگ.

3. ویژگی‌های اصلی IR2110

درایور دوگانه (High-Side و Low-Side): قابلیت کنترل دو سوئیچ قدرت به صورت همزمان.

ولتاژ کاری بالا: پشتیبانی از ولتاژهای بالا تا 500 ولت در بخش High-Side.

ولتاژ تغذیه گیت قابل تنظیم: ولتاژ تغذیه گیت از 10 تا 20 ولت برای راه‌اندازی بهینه MOSFET یا IGBT.

تأخیر سوئیچینگ کم: حدود 120 نانوثانیه، که امکان کار در فرکانس‌های بالا را فراهم می‌کند.

حفاظت داخلی: حفاظت در برابر اضافه جریان و اضافه ولتاژ.

4. ساختار و پین‌های آی‌سی IR2110

این آی‌سی دارای بسته‌بندی DIP-14 و SOIC-14 با 14 پین است. جدول زیر توضیحات پین‌های IR2110 را نشان می‌دهد:

شماره پین نام پین توضیحات

1 VCC ولتاژ تغذیه بخش Low-Side (معمولاً 12 تا 20 ولت)

2 HIN ورودی کنترل برای بخش High-Side.

3 LIN ورودی کنترل برای بخش Low-Side.

4 COM اتصال زمین بخش Low-Side.

5 LO خروجی درایور برای گیت Low-Side.

6 VS اتصال به سورس ترانزیستور High-Side.

7 VB ولتاژ تغذیه بخش High-Side (معمولاً 12 تا 20 ولت بالاتر از VS)

8 HO خروجی درایور برای گیت High-Side.

5. نحوه عملکرد آی‌سی IR2110

آی‌سی IR2110 برای کنترل MOSFET یا IGBT در دو بخش High-Side و Low-Side طراحی شده است. این آی‌سی سیگنال‌های PWM (مدولاسیون عرض پالس) را از میکروکنترلر یا مدار کنترل دریافت کرده و به گیت‌های ترانزیستورها ارسال می‌کند. جزئیات عملکرد به شرح زیر است:

ورودی‌های HIN و LIN: این ورودی‌ها سیگنال‌های کنترلی را از مدار کنترل (مثلاً میکروکنترلر) دریافت می‌کنند. HIN برای کنترل High-Side و LIN برای کنترل Low-Side است.

تغذیه VCC و VB: VCC تغذیه بخش Low-Side و VB تغذیه بخش High-Side است. VB باید ولتاژی بالاتر از ولتاژ منبع تغذیه (VS) داشته باشد تا گیت ترانزیستور High-Side به درستی راه‌اندازی شود.

درایورهای HO و LO: HO برای ارسال سیگنال به گیت ترانزیستور High-Side و LO برای گیت Low-Side استفاده می‌شود.

6. طراحی مدار با IR2110

برای استفاده از آی‌سی IR2110 در یک مدار نیمه‌پل یا تمام‌پل، نیاز به اجزای خارجی زیر دارید:

دیودهای فست: برای محافظت و تثبیت ولتاژ تغذیه بخش High-Side (VB).

خازن‌های بای‌پس: برای حذف نویز و حفظ پایداری ولتاژ تغذیه.

مقاومت‌های پول‌داون: برای جلوگیری از نوسانات ناخواسته در ورودی‌ها.

مثال مدار نیمه‌پل:

اتصال VCC به منبع تغذیه Low-Side (مثلاً 15 ولت)

اتصال COM به زمین (GND)

اتصال VS به سورس MOSFET High-Side و LO به گیت MOSFET Low-Side

خازن بای‌پس بین VB و VS برای تغذیه مناسب بخش High-Side

7. نکات طراحی و استفاده از IR2110

انتخاب ولتاژ مناسب برای VCC و VB: باید ولتاژهای مناسب برای تغذیه Low-Side و High-Side انتخاب شود تا ترانزیستورها به درستی سوئیچ شوند.

مراقبت از دیودها و خازن‌ها: دیودهای سریع و خازن‌های بای‌پس مناسب باید برای جلوگیری از نوسانات و افزایش پایداری مدار استفاده شوند.

کنترل سیگنال‌های HIN و LIN: اطمینان حاصل کنید که سیگنال‌های ورودی به درستی و با سطح ولتاژ مناسب به آی‌سی اعمال می‌شوند.

8. مزایا و معایب IR2110

مزایا:

سازگاری با ولتاژهای بالا تا 500 ولت.

تأخیر سوئیچینگ کم برای کار در فرکانس‌های بالا.

کنترل همزمان High-Side و Low-Side.

حفاظت داخلی برای جلوگیری از خرابی در شرایط ناخواسته.

معایب:

نیاز به ولتاژ VB بالاتر از VS برای کنترل بخش High-Side.

نیاز به دیودها و خازن‌های خارجی برای عملکرد بهینه.

9. حفاظت‌ها و ویژگی‌های امنیتی

حفاظت در برابر اضافه ولتاژ: در صورتی که ولتاژ تغذیه از حد مجاز بیشتر شود، آی‌سی قطع می‌شود.

حفاظت در برابر اضافه جریان: در صورت بروز اضافه جریان، آی‌سی به طور خودکار مدار را خاموش می‌کند.

حفاظت در برابر نویز: استفاده از خازن‌های بای‌پس کمک می‌کند تا آی‌سی در برابر نویز مقاوم شود.

10. نتیجه‌گیری

آی‌سی IR2110 یک درایور گیت پرکاربرد و انعطاف‌پذیر است که برای کنترل MOSFET و IGBT در مدارات مختلف، از جمله اینورترها، منابع تغذیه سوئیچینگ و درایورهای موتور، استفاده می‌شود. با رعایت نکات طراحی و استفاده از قطعات خارجی مناسب، می‌توان از این آی‌سی به صورت بهینه و ایمن استفاده کرد.

دیتاشیت آیسی IR2110

دیتاشیت آی‌سی IR2110 شامل اطلاعات کامل در مورد ویژگی‌های فنی، نحوه عملکرد، و جزئیات طراحی مدار با استفاده از این آی‌سی است. در ادامه دیتاشیت کامل و به زبان ساده برای این آی‌سی ارائه می‌شود.

دیتاشیت کامل آی‌سی IR2110

1. مشخصات کلی

نام آی‌سی: IR2110

نوع آی‌سی: درایور گیت دوگانه برای MOSFET و IGBT

بسته‌بندی: DIP-14 و SOIC-14

ولتاژ کاری (Vs): تا 500 ولت

ولتاژ تغذیه (VCC/VB): 10 تا 20 ولت

جریان خروجی: حداکثر 2 آمپر (پیک)

تأخیر پروپاگیشن: تقریباً 120 نانوثانیه

2. ویژگی‌های اصلی

کنترل دوگانه High-Side و Low-Side: کنترل همزمان دو ترانزیستور قدرت (MOSFET یا IGBT) در دو سطح ولتاژ.

سازگار با ولتاژهای بالا: تا 500 ولت، مناسب برای مدارهای قدرت بالا و اینورترها.

تأخیر سوئیچینگ کم: تقریباً 120 نانوثانیه برای کارکرد در فرکانس‌های بالا.

حفاظت‌های داخلی: در برابر اضافه ولتاژ، اضافه جریان و نویز.

جریان خروجی قوی: تا 2 آمپر جریان پیک برای راه‌اندازی سریع ترانزیستورهای قدرت.

3. پین‌های آی‌سی و توضیحات

IR2110 دارای 14 پین است که در جدول زیر به تفصیل توضیح داده شده‌اند:

شماره پین نام پین توضیحات

1 VCC تغذیه بخش Low-Side (بین 10 تا 20 ولت).

2 HIN ورودی کنترلی برای گیت High-Side؛ سطح منطقی بالا (1) یا پایین (0).

3 LIN ورودی کنترلی برای گیت Low-Side؛ سطح منطقی بالا (1) یا پایین (0).

4 COM زمین مدار Low-Side؛ معمولاً به GND مدار متصل می‌شود.

5 LO خروجی برای کنترل گیت ترانزیستور Low-Side.

6 VS سورس ترانزیستور High-Side (معمولاً به نقطه میانی پل متصل می‌شود).

7 VB ولتاژ تغذیه بخش High-Side؛ باید حدود 10 تا 20 ولت بالاتر از VS باشد.

8 HO خروجی برای کنترل گیت ترانزیستور High-Side.

9-14 NC (Not Connected) پین‌های متصل‌نشده که در این آی‌سی استفاده نمی‌شوند.

4. ویژگی‌های الکتریکی

پارامتر مقدار/واحد توضیحات

ولتاژ VCC 10 تا 20 ولت ولتاژ تغذیه بخش Low-Side.

ولتاژ VB 10 تا 20 ولت بالاتر از VS ولتاژ تغذیه بخش High-Side.

ولتاژ VS تا 500 ولت ولتاژ سورس ترانزیستور High-Side.

جریان خروجی 2 آمپر (پیک) جریان لازم برای راه‌اندازی گیت MOSFET/IGBT.

تأخیر سوئیچینگ حدود 120 نانوثانیه زمان بین اعمال سیگنال ورودی و تغییر وضعیت خروجی.

دمای کاری -40°C تا 125°C محدوده دمای کاری مجاز آی‌سی.

5. نمودار بلوکی داخلی

نمودار بلوکی داخلی IR2110 شامل بخش‌های زیر است:

اسیلاتور داخلی: این بخش سیگنال کنترلی را برای همگام‌سازی خروجی‌ها تولید می‌کند.

مدار بوستراپ (Bootstrap Circuit): برای تأمین ولتاژ بالاتر (VB) به بخش High-Side.

تقویت‌کننده درایور گیت: برای تقویت سیگنال‌های HIN و LIN و ارسال به خروجی‌های HO و LO.

مدار حفاظت داخلی: برای محافظت در برابر اضافه ولتاژ، اضافه جریان و نویز.

6. مدار نمونه و اجزای خارجی مورد نیاز

برای استفاده از IR2110 به عنوان درایور گیت در یک مدار نیمه‌پل یا تمام‌پل، به اجزای زیر نیاز دارید:

دیود بوستراپ (Fast Recovery Diode): برای تأمین ولتاژ بالاتر برای گیت High-Side (VB).

خازن بوستراپ (Bootstrap Capacitor): خازنی با مقدار کوچک (معمولاً 10µF) برای تامین ولتاژ بالا به گیت High-Side.

خازن‌های بای‌پس (Bypass Capacitors): خازن‌هایی برای حذف نویز و پایداری تغذیه.

مدار نمونه نیمه‌پل:

اتصال VCC: به منبع تغذیه Low-Side (مثلاً 15 ولت) متصل می‌شود.

اتصال COM: به زمین مدار (GND) متصل می‌شود.

خازن بوستراپ و دیود: بین VB و VS برای تأمین ولتاژ گیت High-Side قرار می‌گیرند.

7. نکات طراحی و استفاده از IR2110

مقدار مناسب خازن بوستراپ: انتخاب خازن مناسب بسیار مهم است (معمولاً بین 10 تا 100 میکروفاراد) تا عملکرد پایدار گیت High-Side تضمین شود.

دیود سریع (Fast Diode): استفاده از دیود با بازیابی سریع (Fast Recovery) برای عملکرد بهتر مدار بوستراپ.

کنترل دقیق سیگنال‌های ورودی: سیگنال‌های HIN و LIN باید دارای سطح منطقی دقیق و مناسب باشند تا عملکرد سوئیچینگ به درستی انجام شود.

استفاده از خازن‌های بای‌پس: برای حذف نویز و حفظ پایداری ولتاژهای تغذیه، استفاده از خازن‌های بای‌پس نزدیک به پایه‌های VCC و VB توصیه می‌شود.

8. مزایا و معایب آی‌سی IR2110

مزایا:

کنترل همزمان High-Side و Low-Side در مدارهای نیمه‌پل و تمام‌پل.

سازگاری با ولتاژهای بالا تا 500 ولت.

تأخیر کم در سوئیچینگ که امکان کارکرد در فرکانس‌های بالا را فراهم می‌کند.

حفاظت‌های داخلی برای جلوگیری از خرابی آی‌سی در شرایط ناپایدار.

معایب:

نیاز به ولتاژ بالاتر (VB) برای بخش High-Side که نیازمند مدار بوستراپ است.

نیاز به قطعات خارجی (دیود و خازن) برای عملکرد بهینه بخش High-Side.

9. حفاظت‌ها و ویژگی‌های امنیتی

حفاظت در برابر اضافه ولتاژ: آی‌سی به گونه‌ای طراحی شده است که در صورت بروز اضافه ولتاژ در ورودی یا خروجی، به طور خودکار خاموش می‌شود.

حفاظت در برابر اضافه جریان: اگر جریان عبوری از ترانزیستورها از حد مجاز عبور کند، آی‌سی به طور خودکار مدار را خاموش می‌کند.

حفاظت در برابر نویز: خازن‌های بای‌پس و مدار بوستراپ به پایداری و کاهش نویز کمک می‌کنند.

10. ابعاد و بسته‌بندی آی‌سی IR2110

نوع بسته‌بندی ابعاد (میلی‌متر)

DIP-14 19.8 × 7.6 × 3.8

SOIC-14 8.75 × 3.9 × 1.75

نتیجه‌گیری

آی‌سی IR2110 یک درایور گیت قوی و کارآمد است که به طور ویژه برای کنترل ترانزیستورهای قدرت در مدارهای سوئیچینگ طراحی شده است. این آی‌سی با ویژگی‌های امنیتی و حفاظت‌های داخلی، گزینه‌ای مناسب برای مدارهای اینورتر، منابع تغذیه سوئیچینگ و درایورهای موتور است.

آیسی سوئیچینگ L4970A

آی‌سی L4970A یک رگولاتور سوئیچینگ (Switching Regulator) از نوع DC-DC و مبدل کاهنده (Buck Converter) است که توسط شرکت STMicroelectronics تولید شده است. این آی‌سی برای کاهش ولتاژ DC به DC دیگر استفاده می‌شود و نسبت به رگولاتورهای خطی (Linear Regulators) راندمان بالاتری دارد. در ادامه توضیحات کلی و عملکرد این آی‌سی را به زبانی ساده بیان می‌کنم:

1. مشخصات کلی L4970A:

نوع آی‌سی: رگولاتور سوئیچینگ کاهنده (Buck Converter).

ورودی ولتاژ: از 8 ولت تا 55 ولت.

خروجی ولتاژ: از 5.1 ولت تا 40 ولت قابل تنظیم است.

جریان خروجی: تا حداکثر 10 آمپر.

فرکانس سوئیچینگ: حدود 100 کیلوهرتز (قابل تنظیم تا 300 کیلوهرتز).

راندمان: بالا، معمولاً بین 80 تا 90 درصد یا بیشتر.

2. نحوه عملکرد:

این آی‌سی برای کاهش ولتاژ ورودی به ولتاژ خروجی پایین‌تر به روش سوئیچینگ کار می‌کند. به این معنی که با قطع و وصل سریع ترانزیستور داخلی خود، انرژی را به شکل پالس‌های کوتاه به مدار خروجی می‌فرستد. سپس یک فیلتر (شامل سلف و خازن) این پالس‌ها را به ولتاژ DC صاف و پایدار تبدیل می‌کند.

3. ویژگی‌های مهم L4970A:

حفاظت در برابر اضافه‌جریان (Current Limiting): آی‌سی به‌صورت خودکار جریان را کنترل می‌کند و در صورت افزایش بیش از حد جریان، خروجی را محدود می‌کند تا به مدار آسیب نرسد.

حفاظت در برابر دمای بیش از حد (Thermal Protection): اگر دمای داخلی آی‌سی بیش از حد بالا رود، به‌صورت خودکار خاموش می‌شود تا از سوختن آی‌سی جلوگیری شود.

حفاظت در برابر ولتاژ بالا (Overvoltage Protection): آی‌سی دارای مکانیزم‌هایی است که در صورت افزایش ولتاژ بیش از حد مجاز، آن را کنترل می‌کند.

کنترل و تنظیم دقیق ولتاژ: این آی‌سی به کمک یک مدار فیدبک، خروجی را به ولتاژ دقیق و پایداری تنظیم می‌کند.

4. کاربردها:

L4970A در بسیاری از دستگاه‌های الکترونیکی و صنعتی کاربرد دارد که نیاز به ولتاژ ثابت و پایدار دارند، مانند:

منبع تغذیه‌های سوئیچینگ (Switching Power Supplies)

سیستم‌های اتوماسیون صنعتی

مدارهای الکترونیکی و دیجیتال که به ولتاژ کاهشی و با جریان بالا نیاز دارند

تجهیزات مخابراتی و کنترل

5. نحوه استفاده و راه‌اندازی:

برای راه‌اندازی آی‌سی L4970A، نیاز است مدار اطراف آن به درستی طراحی شود. این مدار شامل قطعاتی مانند:

سلف (Inductor) برای فیلتر کردن پالس‌های سوئیچینگ

خازن‌ها برای صاف کردن و تثبیت ولتاژ خروجی

دیود سریع (Fast Diode) برای هدایت جریان در زمان‌هایی که ترانزیستور خاموش است

مقاومت‌ها و پتانسیومتر برای تنظیم دقیق ولتاژ خروجی

6. مزایا و معایب:

مزایا:

راندمان بالا

قابلیت تنظیم ولتاژ و جریان خروجی

حفاظت‌های متعدد برای افزایش اطمینان در کارکرد

معایب:

نیاز به طراحی دقیق مدار خارجی

تولید نویز و حرارت به دلیل سوئیچینگ سریع

با این توضیحات، آی‌سی L4970A یک انتخاب مناسب برای کاربردهایی است که نیاز به کاهش ولتاژ با راندمان بالا و جریان بالا دارند. اما به دلیل نیاز به طراحی دقیق مدار و فیلترها، ممکن است نیاز به تجربه بیشتری برای راه‌اندازی و استفاده صحیح از آن داشته باشید.

دیتاشیت آیسی L4970A

در اینجا دیتاشیت کامل و خلاصه‌شده برای آی‌سی L4970A آورده شده است. دیتاشیت شامل اطلاعات فنی، مشخصات، ویژگی‌ها، و نحوه عملکرد آی‌سی است که در طراحی مدار و استفاده صحیح از آن کمک می‌کند.

1. معرفی آی‌سی L4970A:

نوع: رگولاتور سوئیچینگ کاهنده (Buck Switching Regulator)

سازنده: STMicroelectronics

کاربرد: تبدیل ولتاژ DC به DC، به‌طور خاص برای کاهش ولتاژ ورودی به ولتاژ خروجی پایین‌تر و ثابت.

2. مشخصات کلی:

ولتاژ ورودی: 8 ولت تا 55 ولت

ولتاژ خروجی: 5.1 ولت تا 40 ولت (قابل تنظیم)

جریان خروجی: حداکثر 10 آمپر

راندمان: معمولاً بالای 85 درصد

فرکانس سوئیچینگ: 100 کیلوهرتز (قابل تنظیم از 50 کیلوهرتز تا 300 کیلوهرتز)

بسته‌بندی: Multiwatt 15

3. ویژگی‌ها و امکانات:

راندمان بالا: به دلیل طراحی سوئیچینگ، مصرف انرژی کم و تولید حرارت کمتر.

حفاظت در برابر اضافه‌جریان: جلوگیری از آسیب در صورت بالا رفتن جریان خروجی.

حفاظت دمایی: خاموش شدن خودکار در صورت افزایش بیش از حد دمای داخلی.

حفاظت در برابر ولتاژ بیش از حد: کنترل ولتاژ در شرایط بروز افزایش ولتاژ.

حالت Soft Start: جلوگیری از جریان هجومی اولیه و کاهش فشار روی قطعات مدار.

قابلیت خاموش و روشن کردن خارجی: با سیگنال کنترل خارجی، آی‌سی می‌تواند فعال یا غیرفعال شود.

4. پین‌اوت (Pinout):

آی‌سی L4970A دارای 15 پین است که در بسته‌بندی Multiwatt 15 ارائه می‌شود. در زیر توصیف هر پین آمده است:

پین نام توضیحات

1 GND زمین (مرجع مدار)

2 VCC ورودی ولتاژ اصلی

3 EN پین فعال‌سازی (Enable)

4 COMP کنترل جبران (Compensation)

5 FB فیدبک برای تنظیم ولتاژ

6-7 NC استفاده‌نشده (Not Connected)

8-9 OUT خروجی آی‌سی

10-12 NC استفاده‌نشده

13 SYNC همگام‌سازی با فرکانس خارجی

14 BOOT پین ولتاژ راه‌انداز (Bootstrap)

15 VREF ولتاژ مرجع خروجی

5. بلوک دیاگرام داخلی:

مدار PWM: (مدولاسیون پهنای پالس) وظیفه تولید پالس‌ها را دارد و جریان خروجی را با استفاده از فیدبک تنظیم می‌کند.

مدار فیدبک: ولتاژ خروجی را اندازه‌گیری کرده و با ولتاژ مرجع مقایسه می‌کند تا ولتاژ خروجی پایدار باشد.

حفاظت دمایی: دمای داخلی آی‌سی را کنترل می‌کند و در صورت افزایش بیش از حد، آن را خاموش می‌کند.

6. نحوه تنظیم و راه‌اندازی:

برای استفاده صحیح از L4970A، مراحل زیر باید طی شود:

انتخاب سلف و خازن: استفاده از سلف و خازن‌های مناسب برای فیلتر کردن پالس‌ها و تثبیت ولتاژ خروجی.

تنظیم ولتاژ خروجی: با استفاده از یک مدار مقاومتی تقسیم ولتاژ، ولتاژ فیدبک تنظیم می‌شود.

محافظت در برابر نوسانات: خازن‌های ورودی و خروجی به مدار اضافه می‌شوند تا از ایجاد نویز و نوسانات جلوگیری شود.

7. دیاگرام کاربردی:

یک مدار کاربردی پایه برای L4970A شامل این اجزا می‌شود:

سلف: جهت کاهش ریپل جریان و ولتاژ خروجی.

خازن‌های ورودی و خروجی: برای تثبیت و فیلتر کردن ولتاژ.

دیود سریع (Fast Recovery Diode): برای مدیریت جریان‌های بازگشتی.

شبکه تقسیم ولتاژ: برای تنظیم دقیق ولتاژ خروجی.

8. ویژگی‌های حفاظتی و ایمنی:

Overcurrent Protection (OCP): این آی‌سی به صورت خودکار جریان خروجی را کنترل می‌کند و در صورت بالا رفتن بیش از حد جریان، خروجی را کاهش می‌دهد یا خاموش می‌شود.

Thermal Shutdown: اگر دمای داخلی از یک حد معین بالاتر برود، آی‌سی به طور خودکار خاموش می‌شود تا خنک شود.

Overvoltage Protection (OVP): ولتاژ ورودی و خروجی به دقت کنترل می‌شود تا از افزایش ناگهانی و بیش از حد آن‌ها جلوگیری شود.

9. کاربردهای رایج:

L4970A در بسیاری از محصولات الکترونیکی کاربرد دارد:

منابع تغذیه سوئیچینگ با جریان بالا

سیستم‌های کنترل و اتوماسیون صنعتی

تجهیزات مخابراتی

مدارهای الکترونیکی با نیاز به ولتاژ ثابت و پایدار

10. جدول مشخصات فنی:

ویژگی مقدار

ولتاژ ورودی 8V تا 55V

ولتاژ خروجی 5.1V تا 40V

حداکثر جریان خروجی 10A

راندمان تا 90%

فرکانس سوئیچینگ 100 کیلوهرتز (قابل تنظیم)

دمای کاری -40°C تا +150°C

11. توصیه‌های طراحی:

انتخاب قطعات با کیفیت: سلف و خازن‌هایی با کیفیت بالا و فرکانس مناسب انتخاب شوند تا از ایجاد نویز جلوگیری شود.

محاسبه صحیح ولتاژ فیدبک: استفاده از مقاومت‌های دقیق برای تنظیم ولتاژ خروجی ضروری است.

قرار دادن خازن‌های مناسب در ورودی و خروجی: برای به حداقل رساندن ریپل و نویز.

12. دیاگرام حرارتی:

برای جلوگیری از افزایش دما و بهبود عملکرد، استفاده از هیت‌سینک (Heat Sink) در صورت نیاز توصیه می‌شود. آی‌سی باید در جایی نصب شود که تهویه خوبی داشته باشد و از دمای بالای محیطی دوری کند.

این دیتاشیت خلاصه‌شده، اطلاعات اصلی مورد نیاز برای استفاده از آی‌سی L4970A را فراهم می‌کند. برای جزئیات بیشتر، می‌توانید دیتاشیت رسمی شرکت STMicroelectronics را مطالعه کنید.

آیسی سوئیچینگ MC34063

آی‌سی MC34063 یک مدار مجتمع (IC) قدیمی و پرکاربرد برای طراحی منابع تغذیه سوئیچینگ است. این آی‌سی برای ایجاد ولتاژهای تثبیت‌شده در کاربردهای مختلف از جمله مبدل‌های افزاینده (Boost)، کاهنده (Buck) و معکوس‌کننده (Inverter) استفاده می‌شود. در ادامه، به زبان ساده و با جزئیات کامل توضیح می‌دهیم که این آی‌سی چگونه کار می‌کند و در چه مواردی کاربرد دارد.

1. MC34063 چیست؟

MC34063 یک رگولاتور سوئیچینگ DC-DC است که در واقع به ما کمک می‌کند تا ولتاژ ورودی را به ولتاژ مورد نیاز تبدیل کنیم، بدون اینکه انرژی زیادی هدر رود. این آی‌سی می‌تواند ولتاژ ورودی را افزایش، کاهش یا حتی معکوس کند و آن را به ولتاژ خروجی تثبیت‌شده تبدیل نماید.

2. ویژگی‌های کلیدی MC34063

محدوده ولتاژ ورودی وسیع: این آی‌سی می‌تواند با ولتاژ ورودی از ۳ تا ۴۰ ولت کار کند.

قابلیت تغییر ولتاژ خروجی: می‌توانید ولتاژ خروجی را از 1.25 تا 40 ولت تنظیم کنید.

توان خروجی مناسب: این آی‌سی می‌تواند تا حدود 1.5 آمپر جریان خروجی را تأمین کند، که برای بسیاری از کاربردهای کم‌مصرف مناسب است.

انعطاف‌پذیری بالا: این آی‌سی می‌تواند به‌راحتی در انواع پیکربندی‌های افزاینده (Boost)، کاهنده (Buck) و معکوس‌کننده (Inverter) استفاده شود.

3. MC34063 چگونه کار می‌کند؟

این آی‌سی شامل چندین قسمت داخلی است که به ترتیب وظایف مختلفی را بر عهده دارند:

نوسان‌ساز (Oscillator): این قسمت فرکانس سوئیچینگ را تولید می‌کند. با تنظیم یک مقاومت و خازن خارجی، می‌توانید فرکانس سوئیچینگ را تغییر دهید.

مقایسه‌گر (Comparator): این بخش ولتاژ خروجی را با یک ولتاژ مرجع مقایسه می‌کند. اگر ولتاژ خروجی کمتر از مقدار تنظیم‌شده باشد، مقایسه‌گر به نوسان‌ساز سیگنال می‌دهد تا ترانزیستور داخلی را روشن کند و ولتاژ خروجی افزایش یابد.

ترانزیستور قدرت داخلی: این ترانزیستور مسئول کنترل جریان است و با روشن و خاموش شدن‌های متوالی، انرژی را به سلف منتقل می‌کند تا ولتاژ خروجی تثبیت شود.

مدار محافظت: این آی‌سی دارای مدارهایی برای محافظت در برابر اضافه‌جریان و اضافه‌ولتاژ است که از آسیب‌دیدگی مدار جلوگیری می‌کند.

4. نحوه اتصال و کاربردها

برای استفاده از MC34063، باید تعدادی قطعه خارجی مانند سلف، دیود، خازن و مقاومت به مدار اضافه کنید. به طور کلی، مدارهای پایه MC34063 به سه دسته زیر تقسیم می‌شوند:

مدار کاهنده (Buck Converter): در این حالت، ولتاژ ورودی بزرگتر از ولتاژ خروجی است و آی‌سی آن را کاهش می‌دهد. این پیکربندی برای کاهش ولتاژ به مقدار ثابت استفاده می‌شود.

مدار افزاینده (Boost Converter): در این حالت، ولتاژ ورودی کمتر از ولتاژ خروجی است و آی‌سی آن را افزایش می‌دهد. این حالت زمانی استفاده می‌شود که نیاز به ولتاژ بالاتر از ولتاژ ورودی داریم.

مدار معکوس‌کننده (Inverter): در این حالت، آی‌سی ولتاژ ورودی را معکوس می‌کند و یک ولتاژ منفی تولید می‌کند. این پیکربندی در مواردی که به ولتاژهای منفی نیاز است کاربرد دارد.

5. مزایا و معایب MC34063

مزایا:

قیمت ارزان و در دسترس بودن: این آی‌سی بسیار ارزان است و به راحتی در بازار پیدا می‌شود.

سادگی در طراحی: با استفاده از MC34063 می‌توان به سرعت و با قطعات کم، یک مدار تغذیه سوئیچینگ ساده طراحی کرد.

کاربرد گسترده: این آی‌سی در بسیاری از کاربردهای خانگی، صنعتی و خودرویی استفاده می‌شود.

معایب:

کارایی متوسط: نسبت به آی‌سی‌های جدیدتر، MC34063 بازده و کارایی کمتری دارد.

نویز و ریپل بیشتر: به دلیل سوئیچینگ در فرکانس پایین‌تر، این آی‌سی ممکن است نویز و ریپل بیشتری نسبت به رگولاتورهای جدیدتر تولید کند.

6. جمع‌بندی

MC34063 یک آی‌سی سوئیچینگ ساده و کارآمد است که به طراحان مدار اجازه می‌دهد به راحتی ولتاژهای مختلف را با استفاده از قطعات کم و با هزینه پایین تولید کنند. این آی‌سی در مدارهایی که نیاز به ولتاژهای تثبیت‌شده و کارآمد دارند، به ویژه در کاربردهای کم‌مصرف، بسیار مفید است. با این حال، در طراحی‌هایی که به کارایی بالا و کم‌نویز بودن نیاز دارند، ممکن است نیاز به استفاده از آی‌سی‌های جدیدتر و پیشرفته تر باشد.

دیتاشیت آیسی MC34063

دیتاشیت یک آی‌سی به طور کامل و دقیق اطلاعات فنی مربوط به آن را ارائه می‌دهد، شامل توضیحات عملکرد، ویژگی‌های الکتریکی، نمودارها، و نحوه استفاده در مدارها. در ادامه، اطلاعات کاملی در مورد آی‌سی MC34063 را به عنوان یک دیتاشیت ساده و جامع ارائه می‌دهم.

دیتاشیت آی‌سی MC34063

شماره آی‌سی: MC34063

نوع آی‌سی: رگولاتور DC-DC سوئیچینگ

پیکربندی‌های پشتیبانی شده: Buck (کاهنده)، Boost (افزاینده)، Inverter (معکوس‌کننده)

1. ویژگی‌های کلیدی

محدوده ولتاژ ورودی: ۳ تا ۴۰ ولت.

جریان خروجی: تا ۱.۵ آمپر.

ولتاژ خروجی: ۱.۲۵ تا ۴۰ ولت (قابل تنظیم با قطعات خارجی).

قابلیت تنظیم فرکانس سوئیچینگ از ۱۰۰ هرتز تا ۱۰۰ کیلوهرتز.

دارای مدار محافظتی برای اضافه جریان و اضافه ولتاژ.

بهره‌وری بالا با تلفات توان کم.

در بسته‌بندی‌های DIP-8 و SOIC-8 موجود است.

2. کاربردهای رایج

منابع تغذیه سوئیچینگ کاهنده، افزاینده و معکوس‌کننده.

رگولاتورهای ولتاژ تنظیم‌شده برای مدارهای دیجیتال و آنالوگ.

کاربرد در سیستم‌های خودرو، تجهیزات صنعتی، لوازم الکترونیکی خانگی و بسیاری دیگر.

3. پیکربندی پایه‌ها (Pin Configuration)

آی‌سی MC34063 دارای ۸ پایه است که در زیر توضیحات هر پایه آمده است:

شماره پایه نام پایه توضیحات

1 Switch Collector به کالکتور ترانزیستور قدرت داخلی متصل است.

2 Switch Emitter به امیتر ترانزیستور قدرت داخلی متصل است.

3 Timing Capacitor به خازن برای تنظیم فرکانس نوسان‌ساز متصل می‌شود.

4 GND زمین مدار.

5 Comparator Inverting Input ورودی معکوس‌کننده مقایسه‌گر.

6 VCC ولتاژ تغذیه ورودی آی‌سی (۳ تا ۴۰ ولت).

7 Ipk Sense برای تنظیم محدودیت جریان استفاده می‌شود.

8 Voltage Feedback ولتاژ بازخورد برای تثبیت خروجی.

4. نمودار بلوک داخلی

آی‌سی MC34063 شامل بخش‌های زیر است:

نوسان‌ساز (Oscillator): تولید پالس‌های سوئیچینگ برای کنترل ترانزیستور قدرت.

مقایسه‌گر (Comparator): مقایسه ولتاژ خروجی با ولتاژ مرجع برای تنظیم دقیق ولتاژ.

ترانزیستور قدرت (Switch): کنترل سوئیچینگ جریان ورودی برای تبدیل ولتاژ.

مدار محافظت در برابر اضافه جریان: برای جلوگیری از آسیب دیدن مدار در صورت عبور جریان بیش از حد.

5. پارامترهای الکتریکی

مشخصه مقدار توضیحات

ولتاژ ورودی (VCC) ۳ تا ۴۰ ولت محدوده ولتاژ تغذیه ورودی.

ولتاژ خروجی ۱.۲۵ تا ۴۰ ولت بسته به پیکربندی و قطعات خارجی.

جریان خروجی حداکثر ۱.۵ آمپر مقدار جریان قابل ارائه به بار.

فرکانس نوسان‌ساز ۱۰۰ هرتز تا ۱۰۰ کیلوهرتز تنظیم با خازن خارجی.

دمای کاری -۴۰ تا +۸۵ درجه سلسیوس محدوده دمای مجاز برای عملکرد.

6. فرمول‌های طراحی مدار

در ادامه فرمول‌های محاسبه پارامترهای مهم مدار با MC34063 را توضیح می‌دهیم:

6.1 محاسبه فرکانس سوئیچینگ

فرکانس نوسان‌ساز از طریق خازن متصل به پایه 3 (Timing Capacitor) تعیین می‌شود. فرمول به شکل زیر است:

𝑓𝑜𝑠𝑐=1.3/𝑅𝑡×𝐶𝑡

𝑓𝑜𝑠𝑐 : فرکانس نوسان‌ساز (هرتز)

𝑅𝑡 : مقاومت تایمینگ (اهم)

𝐶𝑡 : خازن تایمینگ (فاراد)

6.2 محاسبه ولتاژ خروجی

برای محاسبه ولتاژ خروجی در حالت کاهنده (Buck) یا افزاینده (Boost)، باید از تقسیم ولتاژ با مقاومت‌ها (R1 و R2) استفاده کرد:

𝑉𝑜𝑢𝑡=1.25×(1+𝑅2/𝑅1)

V out : ولتاژ خروجی

𝑅1و 𝑅2 : مقاومت‌های تقسیم ولتاژ متصل به پایه Feedback (پایه 8)

7. مدار نمونه (مثال عملی)

مدار کاهنده (Buck Converter):

ولتاژ ورودی: ۱۲ ولت

ولتاژ خروجی: ۵ ولت

جریان خروجی: ۱ آمپر

برای این مدار، باید مقادیر مقاومت‌ها، خازن‌ها و سلف را بر اساس محاسبات بالا تنظیم کنید. سلف باید به گونه‌ای انتخاب شود که در محدوده جریان و فرکانس کاری آی‌سی باشد تا عملکرد پایدار داشته باشد.

8. نکات طراحی و ملاحظات

برای کاهش ریپل و نویز، از خازن‌های مناسب در ورودی و خروجی استفاده کنید.

دقت کنید که سلف انتخابی باید جریان کافی را بدون اشباع شدن تحمل کند.

در مواردی که جریان بالایی لازم است، از هیت‌سینک (Heatsink) برای خنک کردن آی‌سی استفاده کنید.

9. مدار معادل و نحوه سیم‌کشی

مدار MC34063 با قطعات خارجی مانند خازن، دیود، و سلف به شکل ساده‌ای طراحی می‌شود. بسته به پیکربندی (کاهنده، افزاینده، یا معکوس‌کننده)، قطعات و نحوه سیم‌کشی متفاوت خواهد بود. دیتاشیت رسمی معمولاً شامل نمودارهای سیم‌کشی برای هر پیکربندی است.

10. نمودارهای عملکردی

دیتاشیت‌ها معمولاً نمودارهایی از عملکرد آی‌سی مانند بهره‌وری، ریپل خروجی، و رفتار دمایی را شامل می‌شوند. این نمودارها برای بررسی و بهینه‌سازی مدار بسیار مهم هستند.

این اطلاعات یک نمای کلی از آی‌سی MC34063 بود. دیتاشیت‌های رسمی از تولیدکنندگان معتبر (مانند STMicroelectronics یا ON Semiconductor) شامل جزئیات بیشتری مانند نمودارهای کامل، داده‌های عملکردی، و مثال‌های مدار خواهند بود.

آيسی های سوئيچینگ نوع TOPSwitch (TOP222/TOP223)

آی‌سی‌های TOPSwitch مانند TOP222 و TOP223 از جمله آی‌سی‌های رایج در طراحی منابع تغذیه سوئیچینگ (SMPS) هستند. این آی‌سی‌ها توسط شرکت Power Integrations طراحی و تولید شده‌اند و به طور گسترده در انواع منابع تغذیه مانند شارژرها، منابع تغذیه کامپیوتر، دستگاه‌های صوتی و تصویری، و لوازم خانگی استفاده می‌شوند. در ادامه به بررسی این آی‌سی‌ها با جزئیات کامل می‌پردازیم.

1. TOPSwitch چیست؟

آی‌سی‌های TOPSwitch مجموعه‌ای از رگولاتورهای سوئیچینگ پیشرفته هستند که برای طراحی منابع تغذیه با کارایی بالا و تلفات کم استفاده می‌شوند. این آی‌سی‌ها به طور معمول در مبدل‌های AC به DC کاربرد دارند و به شما این امکان را می‌دهند تا ولتاژ AC (مثلاً ۲۲۰ ولت) را به ولتاژهای DC تثبیت‌شده و ایمن (مانند 5 ولت، 12 ولت، و غیره) تبدیل کنید.

2. ویژگی‌های کلیدی آی‌سی‌های TOPSwitch (مانند TOP222 و TOP223)

کاربرد در منابع تغذیه AC به DC: این آی‌سی‌ها عمدتاً برای طراحی منابع تغذیه AC به DC استفاده می‌شوند.

بازدهی بالا: به دلیل استفاده از فناوری سوئیچینگ، این آی‌سی‌ها بازدهی بالایی (بیش از ۸۰ درصد) ارائه می‌دهند.

قطعات خارجی کمتر: طراحی با این آی‌سی‌ها نیاز به قطعات خارجی کمتری دارد، که باعث کاهش پیچیدگی مدار و هزینه‌های تولید می‌شود.

حفاظت داخلی: آی‌سی‌های TOPSwitch دارای حفاظت‌های داخلی مانند حفاظت در برابر اضافه ولتاژ، اضافه جریان، و گرمای بیش از حد هستند.

ولتاژ کاری ورودی وسیع: این آی‌سی‌ها می‌توانند با محدوده گسترده‌ای از ولتاژهای ورودی کار کنند (معمولاً 85 تا 265 ولت AC).

3. TOPSwitch چگونه کار می‌کند؟

آی‌سی‌های TOPSwitch مانند TOP222 و TOP223 به صورت یکپارچه دارای یک ترانزیستور MOSFET قدرت، مدارهای کنترلی، و حفاظت‌های داخلی هستند که همه این‌ها در یک پکیج کوچک جای گرفته‌اند. این ویژگی‌ها باعث می‌شوند که طراحی مدارهای منبع تغذیه با این آی‌سی‌ها ساده و کارآمد باشد.

مدار کار به صورت زیر است:

تبدیل ولتاژ AC به DC: ابتدا ولتاژ AC ورودی از طریق یک پل دیودی و خازن فیلتر به ولتاژ DC تبدیل می‌شود.

سوئیچینگ فرکانس بالا: آی‌سی TOPSwitch، به کمک ترانزیستور داخلی MOSFET، ولتاژ DC را با فرکانس بالا (مثلاً ۱۰۰ کیلوهرتز) سوئیچ می‌کند. این فرکانس بالا به مدار اجازه می‌دهد تا از ترانسفورمر کوچک‌تری استفاده کند و همچنین بهره‌وری مدار افزایش یابد.

تنظیم ولتاژ خروجی: ولتاژ خروجی از طریق بازخورد (Feedback) به آی‌سی ارسال می‌شود تا آی‌سی بتواند به طور خودکار ولتاژ خروجی را تنظیم کند. این بازخورد معمولاً از طریق یک اپتوکوپلر انجام می‌شود که ولتاژ خروجی را به آی‌سی گزارش می‌دهد.

4. مدار داخلی آی‌سی‌های TOPSwitch

این آی‌سی‌ها به دلیل طراحی پیشرفته‌شان شامل چندین بخش داخلی هستند که وظایف مختلفی را بر عهده دارند:

ترانزیستور MOSFET قدرت: این ترانزیستور داخلی، عنصر اصلی سوئیچینگ است که انرژی را به ترانسفورمر منتقل می‌کند.

مدار کنترل: این مدار، وظیفه تنظیم فرکانس سوئیچینگ و نظارت بر وضعیت خروجی را دارد.

حفاظت‌های داخلی: برای جلوگیری از آسیب دیدن مدار، آی‌سی دارای مدارهای محافظتی است که در شرایط اضافه جریان، اضافه ولتاژ، و دمای بالا به صورت خودکار عمل می‌کنند.

5. کاربردها

این آی‌سی‌ها به طور گسترده در منابع تغذیه سوئیچینگ کوچک و بزرگ به کار می‌روند. برخی از کاربردهای معمول عبارتند از:

شارژرها: در شارژرهای تلفن همراه و سایر دستگاه‌های قابل حمل.

منابع تغذیه کامپیوتر: در طراحی منابع تغذیه کامپیوترهای دسکتاپ و لپ‌تاپ.

لوازم الکترونیکی خانگی: مانند تلویزیون‌ها، دستگاه‌های صوتی و تصویری، و دستگاه‌های هوشمند خانگی.

سیستم‌های صنعتی: برای تأمین تغذیه مدارهای کنترل صنعتی و اتوماسیون.

6. مزایا و معایب آی‌سی‌های TOPSwitch

مزایا:

طراحی ساده: با استفاده از TOPSwitch می‌توان مدارهای ساده و کارآمدی با قطعات خارجی کمتر طراحی کرد.

ایمنی بالا: دارای حفاظت‌های داخلی برای جلوگیری از آسیب در شرایط بحرانی.

بازدهی بالا: به دلیل سوئیچینگ فرکانس بالا، بازدهی مدار بسیار بالاست و تلفات گرمایی کاهش می‌یابد.

ابعاد کوچک: به دلیل تعداد کم قطعات خارجی، امکان طراحی منابع تغذیه با ابعاد کوچک‌تر فراهم می‌شود.

معایب:

قیمت نسبتاً بالا: این آی‌سی‌ها در مقایسه با آی‌سی‌های قدیمی‌تر ممکن است کمی گران‌تر باشند.

حساسیت به طراحی: طراحی مدارهای سوئیچینگ نیاز به دقت بالایی دارد تا از ایجاد نویز و ریپل جلوگیری شود.

7. نکات طراحی و ملاحظات

خنک‌کاری مناسب: به دلیل وجود ترانزیستور MOSFET قدرت داخلی، آی‌سی ممکن است در حین کار گرم شود؛ بنابراین استفاده از هیت‌سینک (در صورت لزوم) توصیه می‌شود.

فیلتر‌های نویز: برای کاهش نویزهای الکترومغناطیسی (EMI)، استفاده از فیلترهای ورودی و خروجی مناسب ضروری است.

استفاده از اپتوکوپلر: برای حفظ ایزولاسیون بین ولتاژ ورودی (بخش پرقدرت) و خروجی (بخش کم‌قدرت) و همچنین ارسال سیگنال بازخورد، استفاده از اپتوکوپلر ضروری است.

8. خلاصه

آی‌سی‌های TOPSwitch (مانند TOP222 و TOP223) یک راه‌حل کامل و کارآمد برای طراحی منابع تغذیه سوئیچینگ هستند. این آی‌سی‌ها به دلیل داشتن ترانزیستور قدرت داخلی، مدارهای کنترلی، و حفاظت‌های کامل، به شما این امکان را می‌دهند تا منابع تغذیه ایمن، کوچک و با بازدهی بالا بسازید. اگرچه طراحی مدارهای سوئیچینگ با این آی‌سی‌ها نیاز به دقت دارد، اما به دلیل سادگی و کارایی بالا، در بسیاری از دستگاه‌های الکترونیکی مدرن از آن‌ها استفاده می‌شود.

دیتاشیت آیسی TOPSwitch (مانند TOP222 و TOP223)

دیتاشیت آی‌سی‌های TOPSwitch (TOP222/TOP223)

تولید کننده: Power Integrations

نوع آی‌سی: رگولاتور سوئیچینگ AC-DC (تک‌مرحله‌ای)

پیکربندی‌ها: Flyback و Forward

بسته‌بندی: TO-220، DIP-8 و SMD

1. ویژگی‌های کلیدی

محدوده ولتاژ ورودی: ۸۵ تا ۲۶۵ ولت AC (ورودی جهانی).

توان خروجی: از ۱۰ تا ۵۰ وات (بسته به مدل و شرایط خنک‌کاری).

کارایی بالا: تا ۸۰٪ بازدهی در طراحی‌های معمول.

کنترل جریان و حفاظت: حفاظت در برابر اضافه جریان، اضافه ولتاژ و دمای بیش از حد.

کنترل ولتاژ خروجی: دقت بالا در تثبیت ولتاژ خروجی با کمک مکانیزم بازخورد.

سوئیچینگ فرکانس بالا: فرکانس سوئیچینگ تا ۱۰۰ کیلوهرتز.

قطعات خارجی کم: کاهش قطعات خارجی مورد نیاز به دلیل یکپارچگی بالا.

2. کاربردهای رایج

شارژرهای تلفن همراه و تبلت.

منابع تغذیه کامپیوترهای دسکتاپ و لپ‌تاپ.

لوازم الکترونیکی خانگی مانند تلویزیون و دستگاه‌های صوتی و تصویری.

مدارهای تغذیه سیستم‌های صنعتی و اتوماسیون.

طراحی منابع تغذیه با ایزولاسیون کامل (برای ایمنی بیشتر).

3. پیکربندی پایه‌ها (Pin Configuration)

آی‌سی‌های TOP222 و TOP223 دارای ۳ پایه اصلی در مدل TO-220 و ۸ پایه در مدل DIP-8 هستند که کاربرد هر یک به شرح زیر است:

مدل TO-220 و TO-92:

شماره پایه نام پایه توضیحات

1 Drain خروجی ترانزیستور قدرت، به ترانسفورمر وصل می‌شود.

2 Source به زمین مدار و تغذیه داخلی متصل است.

3 Control کنترل مدار و فیدبک از این پایه انجام می‌شود.

مدل DIP-8:

شماره پایه نام پایه توضیحات

1-4 Source پایه‌های متصل به زمین و تغذیه داخلی.

5 Control پایه فیدبک و کنترل مدار.

6-7 NC پایه‌های بدون اتصال.

8 Drain به خروجی ترانسفورمر متصل است.

4. پارامترهای الکتریکی

مشخصه مقدار توضیحات

ولتاژ ورودی (AC) ۸۵ تا ۲۶۵ ولت محدوده ولتاژ ورودی برای عملکرد صحیح.

فرکانس سوئیچینگ ۱۰۰ کیلوهرتز فرکانس سوئیچینگ MOSFET داخلی.

ولتاژ تخلیه (Drain-Source) تا ۷۰۰ ولت ولتاژ قابل تحمل بین درین و سورس.

دمای کاری -۴۰ تا +۱۵۰ درجه سلسیوس محدوده دمای کاری مجاز برای آی‌سی.

توان خروجی (W) ۱۰ تا ۵۰ وات بسته به مدل و شرایط خنک‌کاری.

5. مدار داخلی آی‌سی TOPSwitch

آی‌سی‌های TOPSwitch شامل بخش‌های مختلفی هستند که به صورت مجتمع عمل می‌کنند:

ترانزیستور MOSFET قدرت: ترانزیستور داخلی که به کنترل سوئیچینگ و انتقال انرژی به ترانسفورمر می‌پردازد.

مدار کنترل ولتاژ: شامل یک نوسان‌ساز داخلی برای تولید پالس‌های سوئیچینگ و کنترل فرکانس.

مدار بازخورد (Feedback): برای کنترل و تثبیت ولتاژ خروجی، بازخورد از ولتاژ خروجی به پایه Control ارسال می‌شود.

مدار محافظتی: محافظت در برابر اضافه جریان، اضافه ولتاژ و دمای بیش از حد برای افزایش عمر مدار و ایمنی.

6. فرمول‌های طراحی مدار

برای طراحی منابع تغذیه با آی‌سی TOPSwitch، پارامترهای زیر را باید محاسبه کنید:

6.1 توان خروجی (P_out)

توان خروجی مورد نیاز با توجه به بار (Load) و ولتاژ خروجی محاسبه می‌شود.

𝑃𝑜𝑢𝑡=𝑉𝑜𝑢𝑡×𝐼𝑜𝑢𝑡

𝑃𝑜𝑢𝑡: توان خروجی (وات)

𝑉𝑜𝑢𝑡: ولتاژ خروجی (ولت)

𝐼𝑜𝑢𝑡 : جریان خروجی (آمپر)

6.2 طراحی مدار فیدبک

بازخورد (Feedback) از ولتاژ خروجی به پایه Control از طریق یک اپتوکوپلر و مدار تقسیم ولتاژ انجام می‌شود. این مکانیزم، ولتاژ خروجی را تثبیت کرده و از انحراف ولتاژ جلوگیری می‌کند.

7. مدار نمونه و مثال کاربردی

مدار نمونه Flyback برای منبع تغذیه ۵ ولت/۲ آمپر

ولتاژ ورودی: ۸۵ تا ۲۶۵ ولت AC

ولتاژ خروجی: ۵ ولت DC

جریان خروجی: ۲ آمپر

این مدار به صورت یک منبع تغذیه Flyback طراحی می‌شود که از یک ترانسفورمر ایزوله برای ایمنی بیشتر استفاده می‌کند. در این پیکربندی، آی‌سی TOPSwitch به ترانسفورمر متصل شده و از طریق مدار بازخورد (شامل اپتوکوپلر و TL431) ولتاژ خروجی کنترل می‌شود.

8. حفاظت‌ها و ملاحظات طراحی

حفاظت دمایی (Thermal Shutdown): اگر دمای آی‌سی بیش از حد افزایش یابد، مدار به طور خودکار آی‌سی را خاموش می‌کند.

حفاظت در برابر اضافه جریان: اگر جریان خروجی بیش از حد شود، آی‌سی به سرعت جریان را محدود می‌کند تا مدار آسیب نبیند.

فیلترهای EMI: برای کاهش نویزهای الکترومغناطیسی (EMI)، استفاده از فیلترهای ورودی و خروجی ضروری است.

9. نمودارهای عملکردی

بهره‌وری (Efficiency) در توان‌های مختلف: این نمودارها نشان می‌دهند که چگونه بازدهی مدار بسته به توان خروجی و ولتاژ ورودی تغییر می‌کند.

نمودار دمایی: نشان می‌دهد که چگونه دمای آی‌سی بسته به جریان خروجی و طراحی هیت‌سینک تغییر می‌کند.

10. توصیه‌های طراحی و نکات ایمنی

خنک‌کاری: در طراحی‌های با توان بالاتر، استفاده از هیت‌سینک برای کاهش دمای آی‌سی ضروری است.

ایزولاسیون مناسب: حتماً از اپتوکوپلر برای ایزولاسیون بین بخش‌های پرقدرت (ورودی AC) و بخش‌های کم‌قدرت (خروجی DC) استفاده کنید.

اتصال زمین (GND): اتصال صحیح زمین در مدار برای جلوگیری از نویز و افزایش ایمنی بسیار مهم است.

این دیتاشیت خلاصه‌ای از اطلاعات کلیدی و فنی آی‌سی‌های TOPSwitch مانند TOP222 و TOP223 بود. دیتاشیت‌های رسمی از تولیدکننده شامل جزئیات بیشتری مانند نمودارهای سیم‌کشی، داده‌های عملکردی، و تست‌های استاندارد ایمنی هستند که برای طراحی دقیق و حرفه‌ای به آن‌ها نیاز دارید.

آیسی های سوئیچینگ VIPer22A/VIPer12A

آی‌سی‌های VIper22A و VIper12A از خانواده آی‌سی‌های سوئیچینگ هستند که توسط STMicroelectronics تولید شده‌اند. این آی‌سی‌ها برای طراحی منابع تغذیه AC به DC کارآمد و کوچک به کار می‌روند. به دلیل ویژگی‌های پیشرفته و حفاظتی که این آی‌سی‌ها دارند، به طور گسترده در لوازم خانگی، شارژرها، آداپتورها، و سایر دستگاه‌های الکترونیکی استفاده می‌شوند. در ادامه توضیحات کاملی با زبان ساده درباره این آی‌سی‌ها ارائه می‌دهم.

1. VIper چیست؟

VIper22A و VIper12A آی‌سی‌هایی برای طراحی منابع تغذیه سوئیچینگ (Switched-Mode Power Supply – SMPS) هستند. این آی‌سی‌ها برای کاربردهایی مانند تبدیل ولتاژ AC به DC و تثبیت ولتاژ خروجی استفاده می‌شوند و به دلیل کارایی بالا و طراحی ساده‌شان، در طراحی منابع تغذیه کم‌مصرف و کوچک بسیار محبوب هستند.

2. ویژگی‌های کلیدی VIper22A و VIper12A

محدوده وسیع ولتاژ ورودی: این آی‌سی‌ها می‌توانند با ولتاژ ورودی بین ۸۵ تا ۲۶۵ ولت AC کار کنند، به این معنی که برای استفاده در شبکه‌های برق مختلف در سراسر جهان مناسب هستند.

توان خروجی: VIper12A برای منابع تغذیه با توان خروجی کم (تا حدود ۷ وات) و VIper22A برای منابع تغذیه با توان متوسط (تا حدود ۱۲ وات) طراحی شده است.

فرکانس سوئیچینگ بالا: این آی‌سی‌ها با فرکانس بالا (معمولاً حدود ۶۰ کیلوهرتز) کار می‌کنند که به کاهش اندازه قطعات خارجی مانند ترانسفورمر و فیلترها کمک می‌کند.

مدارهای محافظتی داخلی: شامل حفاظت در برابر اضافه جریان، اضافه ولتاژ، دمای بیش از حد و اضافه بار که از خرابی مدار جلوگیری می‌کنند.

قطعات خارجی کمتر: به دلیل طراحی یکپارچه و پیشرفته، استفاده از این آی‌سی‌ها نیاز به قطعات خارجی کمتری دارد و طراحی را ساده‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر می‌کند.

3. VIper22A و VIper12A چگونه کار می‌کنند؟

این آی‌سی‌ها به صورت یکپارچه شامل یک ترانزیستور MOSFET قدرت، مدارهای کنترلی و حفاظت‌های داخلی هستند. عملکرد آن‌ها به شرح زیر است:

تبدیل ولتاژ AC به DC: ابتدا ولتاژ ورودی AC (مثلاً ۲۲۰ ولت) به کمک یک پل دیودی و خازن به ولتاژ DC تبدیل می‌شود.

سوئیچینگ فرکانس بالا: آی‌سی VIper، ولتاژ DC را با فرکانس بالا سوئیچ می‌کند تا انرژی به ترانسفورمر منتقل شود. این فرکانس بالا باعث کاهش اندازه ترانسفورمر و بهبود بازدهی مدار می‌شود.

کنترل ولتاژ خروجی: مدارهای کنترلی داخلی آی‌سی، ولتاژ خروجی را با دریافت بازخورد از طریق یک اپتوکوپلر و تثبیت آن تنظیم می‌کنند تا خروجی ولتاژ پایدار و ایمنی داشته باشیم.

4. پیکربندی پایه‌ها (Pin Configuration)

آی‌سی‌های VIper12A و VIper22A معمولاً در پکیج DIP-7 یا SMD-8 موجود هستند که هر پایه وظیفه خاصی دارد:

شماره پایه نام پایه توضیحات

1 Drain خروجی ترانزیستور MOSFET به ترانسفورمر متصل است.

2 Source پایه زمین یا GND مدار.

3 Vcc تغذیه مدار کنترلی داخلی.

4 FB (Feedback) دریافت بازخورد برای کنترل ولتاژ خروجی.

5-7 NC پایه‌های بدون اتصال.

5. مزایا و معایب VIper12A و VIper22A

مزایا:

طراحی ساده: به دلیل نیاز به قطعات خارجی کمتر، طراحی مدار ساده و کم‌هزینه است.

بازدهی بالا: فرکانس سوئیچینگ بالا به کاهش تلفات و افزایش بازدهی مدار کمک می‌کند.

حفاظت‌های داخلی: شامل حفاظت‌های کامل برای جلوگیری از آسیب دیدن مدار در شرایط بحرانی.

سازگاری جهانی: محدوده ولتاژ ورودی وسیع این آی‌سی‌ها امکان استفاده در سیستم‌های برق مختلف را فراهم می‌کند.

معایب:

محدودیت توان خروجی: برای طراحی منابع تغذیه با توان‌های بالا مناسب نیستند و بیشتر برای کاربردهای کوچک و کم‌مصرف طراحی شده‌اند.

حساسیت به طراحی: طراحی مدارهای سوئیچینگ نیاز به دقت بالایی دارد تا از ایجاد نویز و ریپل جلوگیری شود.

6. کاربردهای رایج

شارژرهای موبایل و دستگاه‌های کوچک: برای طراحی منابع تغذیه کوچک و کارآمد.

لوازم خانگی کوچک: مانند ماشین‌های قهوه‌ساز، فن‌های کوچک و تجهیزات الکترونیکی خانگی.

مدارهای تغذیه برای دستگاه‌های صنعتی کم‌مصرف: به عنوان منبع تغذیه ایزوله و پایدار.

7. مدار داخلی VIper22A و VIper12A

این آی‌سی‌ها شامل چندین بخش داخلی هستند:

ترانزیستور MOSFET قدرت: که به عنوان عنصر اصلی سوئیچینگ عمل می‌کند.

مدار کنترلی: کنترل فرکانس و تنظیم ولتاژ خروجی را بر عهده دارد.

مدارهای حفاظت: در شرایط اضافه بار، اضافه جریان یا دمای بالا مدار را خاموش می‌کند.

مدار Vcc: ولتاژ تغذیه مورد نیاز مدار کنترلی را تأمین می‌کند و مانیتورینگ ولتاژ را انجام می‌دهد.

8. طراحی مدار با VIper22A/VIper12A

برای طراحی مدار، این مراحل را دنبال کنید:

تبدیل ولتاژ AC به DC: از یک پل دیودی و خازن فیلتر برای تبدیل ولتاژ AC ورودی به DC استفاده کنید.

اتصال آی‌سی به ترانسفورمر: پایه Drain آی‌سی را به یک ترانسفورمر ایزوله متصل کنید تا انرژی به خروجی منتقل شود.

مدار بازخورد (Feedback): از یک اپتوکوپلر برای ارسال سیگنال بازخورد از خروجی به پایه FB آی‌سی استفاده کنید.

فیلترهای ورودی و خروجی: برای کاهش نویز و ریپل از فیلترهای خازنی مناسب در ورودی و خروجی استفاده کنید.

9. نکات مهم طراحی و ایمنی

استفاده از اپتوکوپلر: برای حفظ ایزولاسیون و جلوگیری از خطرات برق گرفتگی، استفاده از اپتوکوپلر ضروری است.

خنک‌کاری مناسب: در صورتی که جریان خروجی بالا باشد، استفاده از هیت‌سینک برای کاهش دمای آی‌سی توصیه می‌شود.

اتصال زمین (GND): اتصال درست و دقیق پایه‌های زمین برای کاهش نویز و بهبود پایداری مدار بسیار مهم است.

10. خلاصه

آی‌سی‌های VIper12A و VIper22A راه‌حلی ساده و کارآمد برای طراحی منابع تغذیه سوئیچینگ کم‌مصرف و کوچک هستند. با داشتن حفاظت‌های داخلی کامل، فرکانس سوئیچینگ بالا و نیاز به قطعات خارجی کم، این آی‌سی‌ها به طور گسترده در دستگاه‌های خانگی، شارژرها و سیستم‌های صنعتی کم‌مصرف به کار می‌روند. برای استفاده ایمن و بهینه از آن‌ها، دقت در طراحی و توجه به نکات حفاظتی بسیار مهم است.

دیتاشیت آیسی VIper12A و VIper22A

تولید کننده: STMicroelectronics

نوع آی‌سی: مبدل سوئیچینگ AC به DC (Flyback/ Buck)

پکیج‌های موجود: DIP-7 و SMD-8

1. ویژگی‌های کلیدی

محدوده ولتاژ ورودی: ۸۵ تا ۲۶۵ ولت AC (ورودی جهانی).

توان خروجی:

VIper12A: تا ۷ وات (با خنک‌کاری طبیعی)

VIper22A: تا ۱۲ وات (با خنک‌کاری طبیعی)

فرکانس سوئیچینگ: ۶۰ کیلوهرتز برای افزایش بازدهی و کاهش اندازه قطعات.

مدارهای محافظتی داخلی: شامل حفاظت در برابر اضافه جریان، اضافه ولتاژ، اضافه دما و اضافه بار.

قطعات خارجی کم: به دلیل مدارهای کنترلی داخلی پیشرفته، نیاز به قطعات خارجی کمتر و طراحی ساده‌تر.

کارکرد ایزوله و غیر ایزوله: امکان استفاده در پیکربندی‌های Flyback ایزوله یا Buck غیر ایزوله.

2. کاربردهای رایج

شارژرهای موبایل و تبلت.

منابع تغذیه دستگاه‌های خانگی کوچک (مانند مودم‌ها و دستگاه‌های الکترونیکی کم‌مصرف).

مدارهای تغذیه تجهیزات صنعتی کم‌مصرف و کوچک.

لوازم خانگی مانند ماشین‌های قهوه‌ساز، رادیوها و فن‌های کوچک.

3. پیکربندی پایه‌ها (Pin Configuration)

آی‌سی‌های VIper12A و VIper22A در پکیج‌های DIP-7 و SMD-8 ارائه می‌شوند. پین‌ها و وظایف آن‌ها به شرح زیر است:

شماره پایه نام پایه توضیحات

1 Drain خروجی ترانزیستور MOSFET به ترانسفورمر متصل می‌شود.

2 Source پایه زمین (GND) مدار است.

3 Vcc تغذیه مدار کنترلی داخلی.

4 FB (Feedback) دریافت سیگنال بازخورد برای کنترل ولتاژ خروجی.

5-6 NC پایه‌های بدون اتصال.

7 Source اتصال زمین (GND).

4. پارامترهای الکتریکی (Electrical Characteristics)

مشخصه مقدار توضیحات

ولتاژ ورودی (AC) ۸۵ تا ۲۶۵ ولت محدوده ولتاژ ورودی برای عملکرد صحیح.

ولتاژ Drain-Source (Vds) تا ۷۳۰ ولت ولتاژ قابل تحمل بین پایه‌های درین و سورس.

توان خروجی (P_out) ۷ وات (VIper12A) / ۱۲ وات (VIper22A) بسته به مدل و شرایط خنک‌کاری.

فرکانس سوئیچینگ ۶۰ کیلوهرتز فرکانس سوئیچینگ MOSFET داخلی برای کاهش اندازه قطعات.

دمای کاری (Tj) -۴۰ تا +۱۵۰ درجه سانتی‌گراد محدوده دمای کاری مجاز برای آی‌سی.

5. مدار داخلی آی‌سی VIper22A و VIper12A

این آی‌سی‌ها شامل بخش‌های زیر هستند:

ترانزیستور MOSFET قدرت: به عنوان سوئیچ اصلی در مدار عمل می‌کند.

نوسان‌ساز داخلی: فرکانس سوئیچینگ ۶۰ کیلوهرتز را تولید می‌کند.

مدارهای محافظتی: شامل حفاظت در برابر اضافه جریان، اضافه ولتاژ، دمای بیش از حد و اضافه بار.

مدار بازخورد: برای کنترل و تثبیت ولتاژ خروجی به کمک اپتوکوپلر یا شبکه مقاومتی.

مدار Vcc: تغذیه و مانیتورینگ ولتاژ مدار داخلی را تأمین می‌کند.

6. نحوه عملکرد آی‌سی (Operation)

تبدیل ولتاژ AC به DC: ولتاژ ورودی AC توسط یک پل دیودی و خازن به ولتاژ DC تبدیل می‌شود.

سوئیچینگ با فرکانس بالا: MOSFET داخلی ولتاژ DC را با فرکانس ۶۰ کیلوهرتز سوئیچ کرده و به ترانسفورمر انتقال می‌دهد. این فرکانس بالا به کاهش اندازه قطعات مانند ترانسفورمر و فیلتر کمک می‌کند.

کنترل ولتاژ خروجی: بازخورد ولتاژ از طریق اپتوکوپلر به پایه FB ارسال می‌شود تا ولتاژ خروجی به دقت کنترل و تثبیت شود.

7. نمودارهای عملکردی (Typical Performance Graphs)

نمودار بهره‌وری (Efficiency): بازدهی مدار را در ولتاژهای ورودی و توان‌های مختلف نمایش می‌دهد.

نمودار دمایی (Thermal Characteristics): نشان‌دهنده تغییرات دما با توجه به بار و توان خروجی است.

نمودار ریپل ولتاژ خروجی: برای نمایش ریپل ولتاژ و پایداری خروجی.

8. طراحی مدار نمونه

مدار Flyback برای خروجی ۵ ولت/۱ آمپر

ولتاژ ورودی: ۸۵ تا ۲۶۵ ولت AC

ولتاژ خروجی: ۵ ولت DC

جریان خروجی: ۱ آمپر

برای این مدار، پایه Drain به ترانسفورمر متصل شده و از یک اپتوکوپلر برای فیدبک استفاده می‌شود. ولتاژ خروجی از طریق شبکه تقسیم ولتاژ و اپتوکوپلر به پایه FB آی‌سی منتقل می‌شود تا تثبیت ولتاژ انجام شود.

9. فرمول‌های طراحی مدار

محاسبه توان خروجی (P_out):

𝑃𝑜𝑢𝑡=𝑉𝑜𝑢𝑡×𝐼𝑜𝑢𝑡

𝑃𝑜𝑢𝑡: توان خروجی (وات)

𝑉𝑜𝑢𝑡: ولتاژ خروجی (ولت)

𝐼𝑜𝑢𝑡 : جریان خروجی (آمپر)

10. حفاظت‌ها و ملاحظات طراحی

حفاظت دمایی (Thermal Shutdown): اگر دمای آی‌سی از حد مجاز بیشتر شود، مدار به طور خودکار آی‌سی را خاموش می‌کند.

حفاظت اضافه جریان: اگر جریان بیش از حد شود، آی‌سی به سرعت عمل کرده و سوئیچ را خاموش می‌کند.

ایزولاسیون خروجی: برای ایمنی بیشتر، استفاده از اپتوکوپلر برای جداسازی بخش‌های پرقدرت از کم‌قدرت ضروری است.

فیلترهای ورودی و خروجی: برای کاهش نویز و ریپل، از فیلترهای LC و خازن‌های با کیفیت در ورودی و خروجی استفاده کنید.

11. نکات مهم طراحی و ایمنی

خنک‌کاری: در توان‌های بالاتر (مثلاً ۱۲ وات برای VIper22A) استفاده از هیت‌سینک ضروری است.

اتصال زمین (GND): اتصال درست پایه‌های GND بسیار مهم است تا نویزهای ناخواسته کاهش یابند.

طراحی فیدبک (Feedback): اطمینان حاصل کنید که مدار بازخورد به درستی ولتاژ خروجی را مانیتور کند و به پایه FB متصل باشد.

12. خلاصه

آی‌سی‌های VIper12A و VIper22A برای طراحی منابع تغذیه سوئیچینگ کوچک و کم‌مصرف بسیار مناسب هستند. با فرکانس سوئیچینگ بالا، حفاظت‌های کامل داخلی و پشتیبانی از ولتاژ ورودی جهانی، این آی‌سی‌ها در کاربردهای مختلف خانگی و صنعتی استفاده می‌شوند. طراحی ساده و نیاز به قطعات خارجی کمتر باعث شده تا این آی‌سی‌ها برای طراحان منابع تغذیه گزینه‌ای ایده‌آل باشند.

این دیتاشیت مروری بر ویژگی‌ها، عملکرد و کاربردهای VIper12A و VIper22A است. دیتاشیت‌های رسمی از تولیدکننده شامل جزئیات بیشتر و مدارهای نمونه برای طراحی‌های مختلف هستند.

آیسی های سوئیچینگ نوع LNK306/307/308

آی‌سی‌های LNK306، LNK307 و LNK308 از خانواده آی‌سی‌های سوئیچینگ شرکت Power Integrations هستند و برای طراحی منابع تغذیه سوئیچینگ AC به DC با توان پایین و متوسط به کار می‌روند. این آی‌سی‌ها به دلیل طراحی ساده، کارایی بالا، و حفاظت‌های کامل داخلی، به طور گسترده در لوازم خانگی، شارژرها، آداپتورها، و دستگاه‌های الکترونیکی استفاده می‌شوند. در ادامه توضیحات کاملی درباره این آی‌سی‌ها ارائه می‌دهم.

1. معرفی LNK306/307/308

این آی‌سی‌ها بخشی از خانواده LinkSwitch-TN هستند و برای طراحی منابع تغذیه ارزان، ساده و کارآمد به کار می‌روند. با استفاده از این آی‌سی‌ها می‌توان منابع تغذیه ایزوله و غیر ایزوله را برای ولتاژهای ورودی AC استاندارد (۱۰۰ تا ۲۶۵ ولت) طراحی کرد.

2. ویژگی‌های کلیدی آی‌سی‌های LNK306/307/308

ولتاژ ورودی گسترده: این آی‌سی‌ها می‌توانند با ولتاژهای ورودی از ۸۵ تا ۲۶۵ ولت AC کار کنند، که باعث می‌شود برای استفاده در شبکه‌های برق مختلف در سراسر جهان مناسب باشند.

فرکانس سوئیچینگ بالا: معمولاً این آی‌سی‌ها با فرکانس حدود ۶۶ کیلوهرتز کار می‌کنند که به کاهش اندازه قطعات خارجی مانند ترانسفورمر و فیلترها کمک می‌کند.

قطعات خارجی کم: طراحی این آی‌سی‌ها به گونه‌ای است که نیاز به قطعات خارجی کمتری دارند، که باعث سادگی و کاهش هزینه طراحی مدار می‌شود.

حفاظت‌های داخلی: این آی‌سی‌ها دارای مدارهای حفاظتی در برابر اضافه جریان، اضافه ولتاژ، دمای بیش از حد و اضافه بار هستند.

بازدهی بالا: به دلیل طراحی بهینه، این آی‌سی‌ها بازدهی بالایی دارند که به کاهش گرما و افزایش کارایی کلی مدار کمک می‌کند.

3. تفاوت بین LNK306، LNK307 و LNK308

این سه مدل تفاوت‌هایی در مقدار حداکثر توان خروجی و حداکثر جریان خروجی دارند. این تفاوت‌ها به طراحان اجازه می‌دهد که بسته به نیاز توان و جریان خروجی مورد نظر، مدل مناسب را انتخاب کنند:

LNK306: برای طراحی منابع تغذیه با توان خروجی پایین (معمولاً در حدود ۳ وات)

LNK307: برای منابع تغذیه با توان متوسط (حدود ۴ وات)

LNK308: برای طراحی‌هایی با توان بالاتر (تا حدود ۵ وات)

4. پیکربندی پایه‌ها (Pin Configuration)

آی‌سی‌های LNK306/307/308 معمولاً در پکیج DIP-8 یا SMD-8 موجود هستند. هر پایه وظیفه خاصی دارد که به شرح زیر است:

شماره پایه نام پایه توضیحات

1 BP پایه بای‌پس (Bypass) برای اتصال خازن بای‌پس داخلی.

2 S پایه Source (زمین یا GND) مدار.

3 S مشابه پایه ۲ (زمین).

4 S مشابه پایه ۲ و ۳ (زمین).

5 D پایه Drain (اتصال به ترانسفورمر یا سلف).

6 D مشابه پایه ۵ (اتصال به ترانسفورمر یا سلف).

7 D مشابه پایه ۵ و ۶.

8 D مشابه پایه‌های D قبلی.

5. عملکرد آی‌سی‌های LNK306/307/308

آی‌سی‌های LinkSwitch-TN برای طراحی منابع تغذیه با توپولوژی‌های Buck، Boost و Flyback مناسب هستند. مراحل عملکرد آن‌ها به صورت زیر است:

تبدیل ولتاژ AC به DC: ابتدا ولتاژ AC (مثلاً ۲۲۰ ولت) به کمک یک پل دیودی و خازن به ولتاژ DC تبدیل می‌شود.

سوئیچینگ فرکانس بالا: ترانزیستور MOSFET داخلی با فرکانس ۶۶ کیلوهرتز کار می‌کند و ولتاژ DC را با این فرکانس سوئیچ می‌کند. این فرکانس بالا باعث کاهش اندازه ترانسفورمر و فیلترها و افزایش بازدهی مدار می‌شود.

کنترل ولتاژ خروجی: مدار کنترلی داخلی آی‌سی، ولتاژ خروجی را با دریافت بازخورد از مدار و تنظیم زمان روشن و خاموش شدن ترانزیستور MOSFET کنترل می‌کند تا ولتاژ خروجی پایدار داشته باشیم.

6. نحوه استفاده و طراحی مدار

مدار Buck: برای کاهش ولتاژ DC به ولتاژ پایین‌تر. معمولاً برای تغذیه مدارهای کوچک و کم‌مصرف به کار می‌رود.

مدار Flyback: برای ایجاد ولتاژ ایزوله. این توپولوژی به ویژه در شارژرها و آداپتورها برای جداسازی الکتریکی بین ورودی و خروجی استفاده می‌شود.

مدار Boost: برای افزایش ولتاژ DC. این توپولوژی به خصوص در منابع تغذیه‌ای که نیاز به افزایش ولتاژ خروجی دارند، استفاده می‌شود.

7. مزایا و معایب آی‌سی‌های LNK306/307/308

مزایا:

طراحی ساده و کم‌هزینه: به دلیل نیاز به قطعات خارجی کمتر و مدارهای کنترلی داخلی پیشرفته، طراحی بسیار ساده و کم‌هزینه است.

حفاظت‌های داخلی کامل: شامل حفاظت در برابر اضافه جریان، دمای بیش از حد و اضافه ولتاژ که باعث افزایش عمر و ایمنی مدار می‌شود.

بازدهی بالا: فرکانس سوئیچینگ بالا و طراحی بهینه، باعث افزایش کارایی و کاهش تلفات انرژی می‌شود.

سازگاری با ولتاژ جهانی: امکان استفاده در شبکه‌های برق مختلف با ولتاژهای AC متفاوت (۱۰۰ تا ۲۶۵ ولت) را فراهم می‌کند.

معایب:

محدودیت توان خروجی: برای کاربردهایی که نیاز به توان بالاتری دارند (بیش از ۵ وات)، این آی‌سی‌ها مناسب نیستند.

حساسیت به طراحی: در طراحی منابع تغذیه سوئیچینگ باید به نکات طراحی دقیق توجه کرد تا از ایجاد نویز و تداخل الکترومغناطیسی جلوگیری شود.

8. مدار نمونه با LNK306/307/308

یک مدار نمونه برای خروجی ۵ ولت و ۱ آمپر به صورت زیر طراحی می‌شود:

ولتاژ ورودی: ۸۵ تا ۲۶۵ ولت AC

ولتاژ خروجی: ۵ ولت DC

جریان خروجی: ۱ آمپر

در این مدار، پایه Drain آی‌سی به ترانسفورمر یا سلف متصل شده و از یک دیود و خازن برای فیلتر کردن و تثبیت ولتاژ خروجی استفاده می‌شود.

9. نکات طراحی و ایمنی

خنک‌کاری مناسب: اگر توان خروجی بالا باشد، از هیت‌سینک یا روش‌های خنک‌کاری دیگر استفاده کنید.

اتصال صحیح زمین (GND): اتصال دقیق پایه‌های زمین برای جلوگیری از نویز و افزایش پایداری مدار بسیار مهم است.

حفاظت از ولتاژ ورودی: برای جلوگیری از آسیب دیدن آی‌سی، از فیوز و فیلترهای مناسب برای محافظت از ولتاژ ورودی استفاده کنید.

10. کاربردهای رایج

شارژرهای موبایل و دستگاه‌های کوچک: برای طراحی منابع تغذیه کوچک و کارآمد.

لوازم خانگی کوچک: مانند فن‌های کوچک، دستگاه‌های آشپزخانه و تجهیزات خانگی.

منابع تغذیه کم‌مصرف برای تجهیزات صنعتی: به عنوان منبع تغذیه‌ای ایزوله و پایدار.

11. خلاصه

آی‌سی‌های LNK306، LNK307 و LNK308 از آی‌سی‌های سوئیچینگ با کارایی بالا و طراحی ساده هستند که به طور گسترده در طراحی منابع تغذیه با توان پایین و متوسط به کار می‌روند. با ویژگی‌هایی چون حفاظت‌های داخلی کامل، فرکانس سوئیچینگ بالا و نیاز به قطعات خارجی کمتر، این آی‌سی‌ها برای کاربردهای مختلف در لوازم خانگی، شارژرها و دستگاه‌های الکترونیکی گزینه‌ای ایده‌آل به شمار می‌آیند.

دیتاشیت آیسی LNK306/307/308

تولید کننده: Power Integrations

نوع آی‌سی: مبدل سوئیچینگ AC به DC (Flyback/Buck/Boost)

پکیج‌های موجود: DIP-8 و SMD-8

1. ویژگی‌های کلیدی

محدوده ولتاژ ورودی: ۸۵ تا ۲۶۵ ولت AC (ورودی جهانی).

توان خروجی:

LNK306: حداکثر ۳ وات (با خنک‌کاری طبیعی)

LNK307: حداکثر ۴ وات (با خنک‌کاری طبیعی)

LNK308: حداکثر ۵ وات (با خنک‌کاری طبیعی)

فرکانس سوئیچینگ: ۶۶ کیلوهرتز برای بهبود بازدهی و کاهش اندازه قطعات.

مدارهای محافظتی داخلی: حفاظت در برابر اضافه جریان، اضافه ولتاژ، دمای بیش از حد و اضافه بار.

قطعات خارجی کم: برای طراحی ساده‌تر و کاهش هزینه.

مدار ایزوله و غیر ایزوله: مناسب برای توپولوژی‌های مختلف مانند Flyback و Buck.

2. پیکربندی پایه‌ها (Pin Configuration)

آی‌سی‌های LNK306/307/308 در پکیج‌های DIP-8 و SMD-8 در دسترس هستند. شرح پایه‌ها به صورت زیر است:

شماره پایه نام پایه توضیحات

1 BP خازن بای‌پس برای ولتاژ مدار داخلی.

2 S پایه Source (زمین یا GND)

3 S زمین

4 S زمین

5 D پایه Drain (اتصال به ترانسفورمر یا سلف)

6 D پایه Drain

7 D پایه Drain

8 D پایه Drain

3. پارامترهای الکتریکی (Electrical Characteristics)

مشخصه مقدار توضیحات

ولتاژ ورودی (AC) ۸۵ تا ۲۶۵ ولت محدوده ولتاژ ورودی برای عملکرد صحیح.

ولتاژ Drain-Source (Vds) حداکثر ۷۰۰ ولت ولتاژ قابل تحمل بین پایه‌های Drain و Source.

توان خروجی (P_out) LNK306: تا ۳ وات، LNK307: تا ۴ وات، LNK308: تا ۵ وات بسته به مدل و شرایط خنک‌کاری.

فرکانس سوئیچینگ (F_sw) ۶۶ کیلوهرتز فرکانس سوئیچینگ برای بهینه‌سازی عملکرد.

دمای کاری (T_op) -۴۰ تا +۱۵۰ درجه سانتی‌گراد محدوده دمای کاری مجاز.

4. مدار داخلی آی‌سی‌های LNK306/307/308

این آی‌سی‌ها شامل بخش‌های زیر هستند:

ترانزیستور MOSFET قدرت: وظیفه سوئیچینگ اصلی مدار را دارد.

نوسان‌ساز داخلی: تولید فرکانس ۶۶ کیلوهرتز برای کنترل سوئیچینگ.

مدارهای محافظتی: شامل حفاظت در برابر اضافه جریان، اضافه ولتاژ، دمای بیش از حد و اضافه بار.

مدار بای‌پس: تنظیم ولتاژ داخلی با استفاده از خازن خارجی به پایه BP.

5. کاربردها

شارژرها و آداپتورها

لوازم خانگی کوچک (مانند فن‌ها و دستگاه‌های کوچک آشپزخانه)

منابع تغذیه ایزوله برای دستگاه‌های الکترونیکی

تجهیزات صنعتی با مصرف انرژی پایین

6. طراحی و عملکرد

نحوه عملکرد آی‌سی:

تبدیل ولتاژ AC به DC: در مرحله اول، ولتاژ AC به ولتاژ DC توسط پل دیودی و خازن تبدیل می‌شود.

سوئیچینگ فرکانس بالا: ترانزیستور MOSFET داخلی با فرکانس ۶۶ کیلوهرتز ولتاژ DC را به مدار ارسال می‌کند.

کنترل ولتاژ خروجی: مدار داخلی با دریافت بازخورد از ولتاژ خروجی و تنظیم زمان روشن و خاموش شدن ترانزیستور، ولتاژ خروجی را پایدار نگه می‌دارد.

توپولوژی‌های پشتیبانی شده:

Buck: کاهش ولتاژ DC ورودی به ولتاژ خروجی پایین‌تر

Flyback: ایجاد ولتاژ ایزوله و مناسب برای طراحی‌های شارژر و آداپتور

Boost: افزایش ولتاژ DC به ولتاژ بالاتر

7. نمودارهای عملکردی

نمودار بازدهی (Efficiency): نشان‌دهنده بازدهی مدار در شرایط مختلف بار و ولتاژ ورودی.

نمودار دمایی (Thermal Characteristics): تغییرات دما بر اساس بارگذاری و ولتاژ خروجی.

نمودار ریپل خروجی: نمایش میزان ریپل ولتاژ خروجی و پایداری ولتاژ.

8. مدار نمونه و طراحی

مدار نمونه:

ورودی: ۸۵ تا ۲۶۵ ولت AC

خروجی: ۵ ولت DC / ۱ آمپر

این مدار از توپولوژی Flyback استفاده می‌کند و پایه Drain آی‌سی به ترانسفورمر متصل شده و از یک دیود و خازن برای تثبیت و فیلتر ولتاژ خروجی بهره می‌برد.

9. نکات طراحی

خنک‌کاری مناسب: برای جلوگیری از افزایش دما و کارکرد ایمن، هیت‌سینک استفاده شود.

اتصال زمین (GND): برای کاهش نویز و افزایش پایداری مدار، زمین به درستی متصل شود.

حفاظت ورودی: از فیوز و فیلترهای مناسب برای محافظت از آی‌سی در برابر اضافه ولتاژ و جریان ورودی استفاده شود.

10. حفاظت‌ها و ملاحظات طراحی

حفاظت دمایی: مدار داخلی در صورت افزایش بیش از حد دما، آی‌سی را خاموش می‌کند.

حفاظت اضافه جریان: مدار در صورت تشخیص جریان بیش از حد، به سرعت سوئیچ را خاموش می‌کند تا مدار محافظت شود.

حفاظت ولتاژ بالا: حفاظت در برابر ولتاژ ورودی بالاتر از محدوده مجاز.

خازن بای‌پس: استفاده از خازن مناسب (مثلاً ۱۰ نانوفاراد) برای پایه BP جهت تنظیم ولتاژ داخلی ضروری است.

11. خلاصه

آی‌سی‌های LNK306، LNK307 و LNK308 گزینه‌های مناسبی برای طراحی منابع تغذیه سوئیچینگ با توان پایین و متوسط هستند. با توجه به ویژگی‌های داخلی مانند فرکانس سوئیچینگ بالا، حفاظت‌های کامل و نیاز به قطعات خارجی کم، این آی‌سی‌ها به طراحان این امکان را می‌دهند تا منابع تغذیه‌ای با بازدهی بالا و طراحی ساده بسازند. از این رو، این آی‌سی‌ها به طور گسترده در شارژرها، لوازم خانگی کوچک و دستگاه‌های الکترونیکی به کار می‌روند.

این دیتاشیت جامع، اطلاعات لازم برای استفاده و طراحی مدار با آی‌سی‌های LNK306، LNK307 و LNK308 را به طور کامل ارائه می‌دهد. برای اطلاعات بیشتر و جزئیات دقیق‌تر، به دیتاشیت رسمی تولید کننده مراجعه کنید.