בעת בחירת וסת מיתוג, יעילות היא הקריטריון הקריטי ביותר. מכשירים קומפקטיים מודרניים חייבים להשיג אספקת חשמל אמינה בתוך טביעת רגל קטנה. היכולת לייצר מתחים יציבים תוך אספקת זרם משמעותי היא דרישה בסיסית בתכנון רכיבים אלקטרוניים. ווסתי מיתוג הם מכשירים חיוניים להפקת מתחי אספקה ​​יציבים והעלאת מתחים למעלה או למטה. ווסתי מיתוג ידועים בשמות שונים: ממירים או מתגים, ספקי כוח מתג (SMPS), ווסת או ממירים DC/DC. הפופולריות שלהם ממשיכה לעלות עקב יתרונות כמו עמידה בדרישות יעילות המרה בהספק גבוה, גמישות בהפקת יציאות יציבות ממקור מתח כניסה יחיד והתאמה לתצורות מרובות יציאות עם קוטביות משתנות. הסוגים הנפוצים ביותר של ממירי מיתוג כוללים:

סוג בוסט:מגביר את מתח הכניסה ומספק פלט מווסת.

סוג באק:מפחית את מתח הכניסה ומספק פלט מווסת.

באק-בוסט:מעלה או מטה את מתח הכניסה, עם קוטביות שלילית אופציונלית.

סוג הטיסה:גרסת buck-boost המספקת בידוד חשמלי.

ווסת מתח קבוע ומתכוונן ליניארי

במשך שנים, עיצובים של ספקי כוח הסתמכו על ווסתים ליניאריים. הרגולטורים ליניאריים מצטיינים במתן מתחי מוצא רציפים וקבועים. בנוסף, ווסתים ליניאריים אחרים (למשל, LM317) מציעים התאמה. סוגי הרגולטורים הנפוצים של מתח מוצא קבוע ולינארי כוללים את סדרת 78xx (פלט חיובי) וסדרת 79xx (פלט שלילי). הרגולטורים הללו מספקים תפוקות יציבות הנעות בין 5 וולט ל-24 וולט. ווסתים ליניאריים אינם ספקי כוח מתג. היתרונות שלהם כוללים פשטות, עלות נמוכה, רעש נמוך ואדוות נמוכה. עם זאת, הספק המוצא שלהם הוא בדרך כלל מתחת ל-10 וואט, והיעילות שלהם נמוכה לרוב, מה שמוביל לייצור חום. הרגולטורים ליניאריים יכולים לבצע ויסות ירידה בלבד, בעוד ש-SMPS יכול להשתמש בטופולוגיות buck, חיזוק או buck-boost כדי להגביר את המתח, למטה או להפוך קוטביות.

מערכות אספקת חשמל במצב מתג

רוב הטלוויזיות המודרניות, המחשבים האישיים, מנהלי ההתקן של מנוע DC ומגברי הספק דורשים התקני SMPS מתקדמים ובעלי יעילות גבוהה. התקנים אלה משתמשים בטכנולוגיית מיתוג מוליכים למחצה במקום בשיטות ליניאריות קונבנציונליות כדי לספק מתחי מוצא. ממיר מיתוג בסיסי מורכב משלב מיתוג מתח ומעגל בקרה. SMPS מציע פיזור הספק נמוך יותר ויעילות גבוהה יותר על ידי הפעלת טרנזיסטורים פנימיים (או MOSFETs להספק) במצבים רוויים "ON" ו-"CUT" (ניתוק).

באק מיתוג הרגולטורים

סדרת LM2596x מ SLKOR מוליכים למחצה מספקים ממירי DC/DC בעלות יעילות גבוהה, מה שהופך אותם לפתרון קומפקטי עבור יישומים הדורשים המרת הספק יעילה, כגון עיצובי רכב ותעשייה. ה-LM2596x משלב מתנד בתדר קבוע ומודול פיצוי תדרים.

פשטות העיצוב שלו דורשת מינימום רכיבים חיצוניים. השבב כולל גם הפעלה מובנית עם היסטרזיס, הגנה מפני טמפרטורת יתר, הגנה מפני זרם יתר והגנה משנית על זרם יתר. במהלך אירועי זרם יתר משניים, השבב מפחית את תדר הפעולה מ-150 קילו-הרץ ל-50 קילו-הרץ. דוגמה לכך היא וסת מיתוג באק LM2596S-ADJ (איור 1).

איור 1: LM2596S-ADJ וסת מיתוג באק מספק מתח פלט יציב. (קרדיט תמונה: SLKOR מוֹלִיך לְמֶחֱצָה)

וסת מיתוג LM2596SX-12 באק (איור 2) הוא ממיר PWM DC/DC בתדר קבוע של 150 קילוהרץ. הוא מציע יכולת כונן זרם פלט של 3A עם יעילות גבוהה, אדווה נמוכה וויסות קו/עומס מעולה. תוך שימוש באפנון PWM, השבב תומך בטווח מחזור עבודה ליניארי של 0-100%.

התקן זה לא רק מספק תגובה חולפת מצוינת אלא גם תופס שטח PCB מינימלי. החבילה הקומפקטית שלו וצפיפות ההספק הגבוהה הופכים אותו לאידיאלי עבור צגי LCD, טלוויזיות, מסגרות תמונה דיגיטליות, ממירים, מודמים, התקני טלקומוניקציה וציוד רשת.

איור 2: LM2596SX-12 וסת מיתוג באק עומד בדרישות מתח נמוך. (קרדיט תמונה: SLKOR מוֹלִיך לְמֶחֱצָה)

בוסט מיתוג הרגולטורים

ה-SL2733 הוא ממיר חיזוק DC/DC שנועד לספק זרם קבוע מדויק להנעת נוריות LED מרובות. עם תדר מיתוג קבוע של 1 מגה-הרץ, ניתן לשייך את ה-SL2733 עם קבלים ומשרנים קרמיים חיצוניים קטנים. זרם המוצא ניתן לכוונון באמצעות נגד חיצוני (R1), המאפשר למכשיר להניע מספר נוריות LED בסדרות. ה-SL2733 מתאים להנעת נוריות LED זהות, התומך בעד תשע נוריות LED לבנות בסדרה או במתח הנעה מרבי של 32 V. ניתן לכוונן את בהירות LED באמצעות מתח DC, אות לוגי או אות אפנון רוחב דופק (PWM). סיכת הכיבוי (SHDW) מאפשרת למכשיר לפעול במצב של כיבוי זרם שקט נמוך. בנוסף להגנה תרמית והגבלת זרם עומס יתר, השבב נכנס למצב של הספק נמוך במיוחד במהלך תקלות במעגל פתוח של LED. הוא נמצא באריזה קומפקטית SOT23-5.

קטן יותר טוב

משתמש ב SL2188 מפחית את מספר הרכיבים החיצוניים. התקן זה תומך ברכיבים חיצוניים קומפקטיים בעוד שתכונת ההפעלה הרכה שלו ממזערת את זרם ההתנעה. הוא מטפל במגוון רחב של עומסי זרם ומשלב MOSFET בעל יכולת הספק לתמוך בזרמי מיתוג שיא העולים על 1 אמפר, עם מתח יציאה של עד 3.6 וולט. עיצוב רב-תכליתי, בעל הספק גבוה וקומפקטי זה אידיאלי עבור מוצרי סוללת ליתיום חד-תאיים, כולל מערכות אלקליין דו-תלת-תאים, NiMH או NiCd. בוסט ממירי כמו SL2188 הם אידיאליים עבור ציוד היקפי אלחוטי, אביזרי משחקים, מכשירים רפואיים אישיים ונגני מדיה ניידים. התקדמות טכנולוגית מהירה ממשיכה להניע גורמי צורה קטנים יותר. בהשוואה ל-SOP-J8, SL23 ארוז ב-SOT2188 מפחית משמעותית את שטח ה-PCB הנדרש.

איור 3: ככל שתכנוני רכיבים מתכווצים, חבילות ממוזערות (למשל, SOT23) הופכות לחיוניות. (קרדיט תמונה: SLKOR מוֹלִיך לְמֶחֱצָה)

מקסימום יעילות תוך הפחתת צריכת החשמל

הדרישה למזעור נותרה כוח מניע, לצד הצורך לשמור על אמינות ויעילות חשמל. וסת מיתוג SY8120B buck (איור 4) מציע עיצוב קומפקטי עם פלט מתכוונן ואספקת כוח אמינה.

איור 4: SY8120B הוא וסת מיתוג בזק המספק כוח בצורה מהימנה בעיצוב קטן וקומפקטי יותר. (קרדיט תמונה: SLKOR מוֹלִיך לְמֶחֱצָה)

חלקם עשויים להניח שהמזעור מוותר על יכולת עומס או אספקת חשמל אמינה, אבל זה לא המקרה. ה-SY8120B משיג יעילות המרה גבוהה תוך הפחתת צריכת החשמל (איור 5). על ידי מתן זרם המתנה נמוך, מכשירים המופעלים על ידי סוללה ממזערים את צריכת החשמל במצב סרק. בנוסף, בקרה קבועה בזמן מאפשרת פעולה יעילה בעומס קל.

 
איור 5: מעצבים מחפשים ממירי DC/DC בעלות יעילות גבוהה המספקים כוח בצורה אמינה. (קרדיט תמונה: SLKOR מוֹלִיך לְמֶחֱצָה)

ממירי Flyback עבור יישומי AC/DC ו-DC/DC

ממיר flyback הוא טופולוגיה של buck-boost המשלבת שנאי flyback. זה מתאים הן להמרת AC/DC והן DC/DC, ומספק בידוד חשמלי בין קלט ופלט. הוא מציע גם יתרונות הכפלה ובידוד ביחס מתח. ממירי הספק מבודדים משתמשים בשתי תוכניות בקרה: בקרת מצב מתח ובקרת מצב זרם. עבור פעולה יציבה, שליטה במצב הנוכחי מועדפת בדרך כלל.

ממירי Buck-Boost DC/DC

ממיר buck-boost הוא ממיר DC/DC קלאסי שמתח המוצא שלו יכול להיות גבוה או נמוך ממתח הכניסה. זה יכול גם ליצור מתחים שליליים. בדומה לממיר flyback, הוא משתמש במשרן יחיד במקום שנאי. באופן ספציפי, ממיר ה-buck-boost מורכב משתי טופולוגיות נפרדות המסוגלות לייצר מתחי מוצא הנעים בין מעל למתח הכניסה עד לאפס. ספקי כוח DC/DC, הנקראים לפעמים "צ'ופרים", כוללים מעגל דחיפה המתפקד כממיר דחיפה או buck, בהתאם למחזור העבודה.

סיכום

המרת הספק ביעילות גבוהה בעיצובים מודרניים לרכב ותעשייתי מסתמכת על החלפת הרגולטורים. ככל שהעיצובים הולכים וגדלים יותר ויותר קומפקטיים, הדרישה למכשירים מגוונים ובעלי יעילות גבוהה המסוגלים לשמור על רמות הספק יציבות מעולם לא הייתה גדולה יותר. למרות שניתן להתייחס לווסת מיתוג בשמות שונים - SMPS, ווסתי מיתוג DC/DC, ממירים או רגולטורים -SLKOR מציעה מגוון רחב של פתרונות קומפקטיים ליישומים הדורשים המרת חשמל יעילה.

לווסת מיתוג יש ערך משמעותי בתכנון מערכת אלקטרונית, המספקים המרת הספק יציבה ויעילה עם מזעור ורב-פונקציונליות. הם מאומצים באופן נרחב בתחומים רבים. באמצעות מאמר זה, השגנו הבנה מעמיקה יותר של המושגים והסוגים הבסיסיים של רגולטורים מיתוג, ההבדלים בין רגולטורים ליניאריים ו-SMPS, ו SLKORמוצרי הרגולטורים היעילים של מיתוג והיישומים שלהם. 

מה החוויות או השאלות שלך בנוגע לתכנון ויישומים של מיתוג הרגולטור? שתף את המחשבות שלך בתגובות!