Широтно-импульсная модуляция

Введение

Жидкокристаллические (ЖК-, LCD-) мониторы используются в самых разных условиях, поэтому желательно производить дисплеи, позволяющие изменять яркость и подходящие для работы как при свете, так и в темноте. Тогда пользо­ватель сможет настроить экран на комфортный уровень яркости в зависимости от условий его работы и общего освещения.

В технических характеристиках дисплея производители обычно указывают его максимальную яркость, но важно принимать во внимание и более низкие значения яркости, на которых способен работать экран — ведь вы вряд ли захотите исполь­зовать его на максимальной яркости. Хотя в технических характеристиках часто фигурируют значения до 500 кд/м², вам наверняка потребуется исполь­зовать экран при яркости, несколько более комфортной для ваших глаз

Напомним, что в каждом из наших обзоров на сайте tftcentral.co.uk мы проверяем полный диапазон регулирования яркости подсветки и соответ­ствующие значения яркости. При калибровке мы также пытаемся установить яркость экрана на уровне 120 кд/м², который является рекомендуемым для ЖК-монитора при обычных условиях освещённости. Это помогает вам получить представление о том, как установить такой уровень яркости, при котором вы, скорее всего, захотите исполь­зовать его ежедневно.

Как в случае подсветки на люминес­центных лампах (CCFL), так и при свето­диодной (LED-) подсветке, изменение яркости дисплея достигается уменьшением общей свето­отдачи подсветки. В настоящее время для ослабления яркости подсветки наиболее часто применяется широтно-импульсная модуляция (ШИМ, Pulse Width Modulation, PWM), которая уже много лет используется в дисплеях настольных компьютеров и ноутбуков. Тем не менее, этот способ не лишён некоторых проблем, а с появлением дисплеев с высокими уровнями яркости и распространением свето­диодной подсветки побочные эффекты ШИМ стали более заметными, чем раньше, и в некоторых случаях ШИМ может быть причиной быстрой утомляемости зрения у чувствительных к ней людей.

Цель этой статьи — не вселить в вас тревогу, а рассказать, как ШИМ работает, почему она используется, и как проверить дисплей, чтобы разглядеть эти эффекты более явно.

Ссылки [ править ]

1. ^ «Определение размеров фотоэлектрической системы, подключенной к сети … с резервной батареей» . Журнал Home Power .
2. ^ Schönung, A .; Штеммлер, Х. (август 1964 г.). «Geregelter Drehstrom-Umkehrantrieb mit gesteuertem Umrichter nach dem Unterschwingungsverfahren». BBC Mitteilungen . 51 (8/9): 555–577.
3. ^ Ду, Жоянь; Робертсон, Пол (2017). «Экономичный сетевой инвертор для микрокомбинированной теплоэнергетической системы» . IEEE Transactions по промышленной электронике . 64 (7): 5360–5367. DOI10.1109 / TIE.2017.2677340 . ISSN 0278-0046 .
4. ^ Барр, Майкл (1 сентября 2001 г.). «Введение в широтно-импульсную модуляцию (ШИМ)» . Barr Group .
5. ^ Основы систем управления HVAC, Роберт МакДауэлл, стр. 21 год
6. ^ Хаусмайр, Катарина; Шули Чи; Питер Зингерл; Кристиан Фогель (февраль 2013 г.). «Цифровая широтно-импульсная модуляция без наложения спектров для пакетных РЧ-передатчиков». IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers . 60 (2): 415–427. CiteSeerX 10.1.1.454.9157 . DOI10.1109 / TCSI.2012.2215776 .
7. ^ Дж. Хуанг, К. Падманабхан и О. М. Коллинз, «Теорема выборки с импульсами постоянной амплитуды и переменной ширины», IEEE Transactions on Circuits and Systems, vol. 58, стр. 1178 — 1190, июнь 2011 г.
8. ^ Уэскотт, Тим (14 августа 2018). «Выборка: что Найквист не сказал и что с этим делать» . Wescott Design Services. Теорема выборки Найквиста-Шеннона полезна, но часто используется неправильно, когда инженеры устанавливают частоту дискретизации или проектируют фильтры сглаживания.
9. ^ Синтезирование струнных: ШИМ и струнные звуки
10. ^ Хирак Патангия, Шри Нихил Гупта Гуризетти, «Гармонически превосходный модулятор с широкой полосой модулирующих сигналов и возможностью настройки в реальном времени», Международный симпозиум IEEE по электронному дизайну (ISED), Индия, 11 декабря.
11. ^ Хирак Патангия, Шри Нихил Гупта Гуризетти, «Устранение гармоник в реальном времени с использованием модифицированного носителя», CONIELECOMP, Мексика, февраль 2012 г.
12. ^ Хирак Патангия, Шри Нихил Гупта Гуризетти, «Новая стратегия селективного устранения гармоник на основе синусоидальной модели ШИМ», MWSCAS, США, август 2012.

3Пример скетча с ШИМ

Откроем из примеров скетч «Fade»: Файл Образцы 01.Basics Fade.

Открываем скетч для Arduino с использованием ШИМ

Немного изменим его и загрузим в память Arduino.

int ledPin = 3;        // объявляем пин, управляющий светодиодом
int brightness = 0;    // переменная для задания яркости
int fadeAmount = 5;    // шаг изменения яркости

void setup() {
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  analogWrite(ledPin, brightness); // устанавливаем яркость brightness на выводе ledPin

  brightness += fadeAmount; // изменяем значение яркости

  /* при достижении границ 0 или 255 
     меняем направление изменения яркости */
  if (brightness == 0 || brightness == 255) { 
    fadeAmount = -fadeAmount; // изменяем знак шага
  }
  delay(30); // задержка для большей видимости эффекта
}

История [ править ]

Некоторым машинам (например, двигателю швейной машины ) требуется частичная или регулируемая мощность. В прошлом управление (например, в ножной педали швейной машины) реализовывалось с помощью реостата, подключенного последовательно с двигателем, чтобы регулировать количество тока, протекающего через двигатель. Это была неэффективная схема, так как это также тратило впустую мощность в виде тепла в резистивном элементе реостата, но терпимо, потому что общая мощность была низкой. Хотя реостат был одним из нескольких методов управления мощностью (см. Автотрансформаторы и Variac для получения дополнительной информации), дешевый и эффективный метод переключения / регулировки мощности еще не был найден. Этот механизм также должен был иметь возможность приводить в действие двигатели вентиляторов, насосов и роботизированных сервоприводов., и должен быть достаточно компактным, чтобы взаимодействовать с диммерами ламп. ШИМ возник как решение этой сложной проблемы.

Одно из первых применений ШИМ было в Sinclair X10, аудиоусилителе мощностью 10 Вт, доступном в виде комплекта в 1960-х годах. Примерно в то же время ШИМ начал использоваться в управлении двигателями переменного тока.

Следует отметить, что в течение примерно столетия некоторые электродвигатели с регулируемой скоростью имели приличный КПД, но они были несколько более сложными, чем электродвигатели с постоянной скоростью, и иногда требовали громоздких внешних электрических устройств, таких как группа резисторов переменной мощности или вращающиеся преобразователи например, диск Уорда Леонарда .

Откуда берётся ШИМ

Вариант 1 — аналоговый

ШИМ сигнал создаётся специально сконструированными устройствами – генераторами ШИМ сигнала или генераторами прямоугольных импульсов. Они могут быть собраны как на аналоговой базе, так и на основе микроконтроллеров, как в виде схемы из нескольких транзисторов, так и в виде интегральной микросхемы.

Самый простой вариант это микросхема NE555, собирается всё по схеме:

Схема ШИМ генератора на NE555

Но если лень разбираться и паять, то китайцы за нас всё уже давно сделали.

ШИМ генератор на NE555

Стоит $0,5, работает стабильно при питании от 5 до 16 вольт

Выдаёт ШИМ сигнал амплитудой в 5 вольт, скважность можно менять подстроечным резистором (вон та синяя штуковина с вырезом под отвертку). При желании можно заменить подстроечный резистор на переменный и получим удобную ручку регулировки

Вариант 2 – цифровой

Более сложный для новичка – использование микроконтроллера, но вместе с тем более интересный и дающий широкие возможности. Звучит страшно, но самом деле реализуется довольно просто.

В качестве микроконтроллера удобнее всего взять отладочную плату ардуино.

Как с ней работать написано вот здесь. Подключаем ардуинку к компьютеру и заливаем в неё вот такой наисложнейший код:

void setup() {
pinMode(3,OUTPUT); // опреднляем пин D3 как выход
}
void loop() {
int duty = 30; // определяем скважность равной 30%
int value = 255/10*duty; // переводим значение скважности в 8 битный формат
analogWrite(3, value); // выводим ШИМ значением value на пин D3

1
2
3
4
5
6
7

voidsetup(){

pinMode(3,OUTPUT);// опреднляем пин D3 как выход

}

voidloop(){

intduty=30;// определяем скважность равной 30%

intvalue=25510*duty;// переводим значение скважности в 8 битный формат

analogWrite(3,value);// выводим ШИМ значением value на пин D3

Далее цепляемся осциллографом к пину D3  и видим:

ШИМ скважность 30%

Сигнал частотой (Freq) -526 Гц, амплитудой (Vmax)- 5 вольт и скважностью (duty) – 30.9 %. Меняем скважность в коде — меняется и скважность на выходе

Добавляем датчик температуры или освещённости, прописываем зависимость скважности на выходе от показаний датчиков и — готова регулировка с обратной связью

Меняем скважность в коде — меняется и скважность на выходе. Добавляем датчик температуры или освещённости, прописываем зависимость скважности на выходе от показаний датчиков и — готова регулировка с обратной связью

Другие типы MLI

«Пересекающийся» MLI или аналог MLI

Пример пилообразного носителя ШИМ

Он самый классический. Он заключается в сравнении модулятора (синтезируемого сигнала) с обычно треугольной несущей . Выходной сигнал равен 1, если модуляция больше несущей, в противном случае — 0; выходной сигнал, следовательно, изменяет состояние на каждом пересечении модулятора и несущей.

Этот метод хорошо поддается аналоговой реализации  : все, что требуется, — это генератор треугольников и компаратор. Есть много специализированных интегральных схем .

Мы можем классифицировать подтипы несколькими способами:

Аналоговая или цифровая выборка, в зависимости от того, являются ли модулятор и компаратор непрерывными или дискретными по времени;
С центрированным треугольным или пилообразным держателем (левым или правым);

Асинхронный или синхронный , в зависимости от того, имеют ли модулятор и несущая точно несколько частот или нет

Мы обращаем особое внимание на читателя, чтобы не путать синхронизм ШИМ с синхронными или асинхронными двигателями. На самом деле, хотя у них одно и то же имя, их определения, по крайней мере, очень разные.

ШИМ Путем инжекции гармоник 3-го порядка

Приведенный ниже метод полезен для управления инверторами напряжения, в частности потому, что он включает, помимо прочего, создание синусоидального напряжения на выходе упомянутого преобразователя. ШИМ с инжекцией гармоник третьего порядка (Third Harmonic Injection PWM) — это простые, но эффективные варианты классической ШИМ (называемой SPWM для синусоидальной ШИМ), описанной выше. Их аббревиатура в литературе называется THIPWM, два из которых в основном используются: THIPWM1 / 6 и THIPWM1 / 4. Они были придуманы для увеличения зоны линейности показателя модуляции (как для SVM ), а также для повышения гармонического качества решений. Действительно, индекс модуляции обычно (с SPWM) находится между 0 и 1. Индекс модуляции здесь увеличен на 15%, чтобы покрыть область индексов модуляции (индекс модуляции на английском языке), достижимую от 0 до 1,15. .

Техническая реализация этого метода особенно проста, достаточно добавить или добавить векторные модулирующие напряжения. В отношении несущей нечего менять, и эта инжекция позволяет получить реализованные напряжения более высокого качества.
16м2грех⁡(3ωт){\ displaystyle {\ frac {1} {6}} {\ frac {m} {2}} \ sin (3 \ omega t)}14м2грех⁡(3ωт){\ displaystyle {\ frac {1} {4}} {\ frac {m} {2}} \ sin (3 \ omega t)}

МЛИ «Космический вектор»

Принцип пространственного вектора для трехфазной ШИМ

Так называемый пространственный вектор PWM (пространственный вектор, сокращенно SVM в литературе) особенно применим для трехфазных приводов с регулируемой скоростью без нейтрали .

Он заключается в глобальном рассмотрении трехфазной системы и применении к ней преобразования Конкордии, чтобы вернуть ее в плоскость (Vα, Vβ). Трехфазная система напряжений, которая будет сгенерирована для текущего времени выборки, может быть затем представлена ​​в виде одного вектора в этой плоскости (см. Также векторное управление ).

Этот вектор не может быть напрямую достигнут переключателями вариатора, но мы можем найти три наиболее близкие конфигурации (расположенные в вершинах и в центре шестиугольника ) и применять их последовательно в течение адекватной части периода d ». выборка, чтобы получить в среднем искомый вектор.

При синусоидальной модуляции он дает результаты, аналогичные (но, тем не менее, лучшие) пересекающейся ШИМ с центрированной треугольной несущей. Тем не менее, его может быть проще установить в микроконтроллер , и он, не связанный с гармоникой 3, позволяет максимально увеличить доступную мощность, что оправдывает его использование.

«Предварительно вычисленный» MLI

Он особенно используется, когда из-за низкой несущей частоты необходимо оптимизировать спектр генерируемого сигнала. Шаблон выходного сигнала предопределен (в автономном режиме) и сохраняется в таблицах, которые затем считываются обратно в реальном времени.

Фактически, эти ШИМ всегда синхронны (несущая частота в точности кратна частоте модулятора), что необходимо для обеспечения постоянного гармонического спектра .

На практике этот тип MLI может быть реализован только в цифровом виде.

Контроль гистерезиса

Контроль гистерезиса

Этот метод заключается в выработке сигнала ШИМ непосредственно от контролируемой величины с помощью решений типа «все или ничего».

Преимущества — очень большая простота и минимальное время реакции на помехи. Главный недостаток — отсутствие контроля частоты переключения транзисторов , что затрудняет их определение размеров.

Контакты ШИМ в микроконтроллере AVR ATmega16

Микроконтроллер Atmega16 имеет 4 контакта для использования ШИМ модуляции — PB3(OC0), PD4(OC1B), PD5(OC1A), PD7(OC2). Более наглядно они представлены на следующем рисунке.

Также ATmega16 имеет два 8-битных (Timer0 и Timer2) и один 16-битный таймер (Timer1). Для понимания принципов формирования ШИМ мы должны понимать основы работы с этими таймерами. Как известно, частота представляет собой количество циклов в секунду поэтому она однозначно связано зависимостью с временем. То есть чем более высокая частота нам нужна, тем более быстрый таймер мы должны использовать. Чем выше частота ШИМ, тем более точно мы можем управлять ее параметрами.

В данной статье для управления ШИМ в микроконтроллере ATmega16 мы будем использовать его Timer2

С его помощью можно выбрать коэффициент заполнения/скважность (duty cycle) ШИМ в широких пределах. Кратко рассмотрим основы этого процесса

Рабочий цикл

Период, термин рабочий цикл описывает соотношение времени «включения» к регулярному интервалу или «периоду» времени; низкий рабочий цикл соответствует низкой мощности, потому что большую часть времени питание отключено. Рабочий цикл выражается в процентах, при 100% включенном состоянии. Когда цифровой сигнал присутствует половину времени и выключен вторую половину времени, цифровой сигнал имеет рабочий цикл 50% и напоминает «прямоугольную» волну. Когда цифровой сигнал находится во включенном состоянии больше времени, чем в выключенном, он имеет рабочий цикл> 50%. Когда цифровой сигнал находится в выключенном состоянии больше времени, чем во включенном состоянии, он имеет рабочий цикл

Что такое шим (широтно-импульсная модуляция)?

Это современный метод управления уровнем мощности подаваемой к нагрузке, заключающийся в изменении продолжительности импульса при постоянной частоте их следования. Это технология модуляции сигнала за счет вариативного изменения ширины импульсов, а не выходного напряжения.  ШИМ преобразователь может быть аналоговый, цифровой и пр.

Широтно-импульсная модуляция — важнейшие параметры:

Т  -период тактирования — промежутки времени, через которые подаются импульсы.
Длительность импульса — время пока подается сигнал.
Скважность — рассчитанное по формуле соотношение длины импульса к импульсному Т периоду тактирования.
D коэффициент заполнения — показатель обратный скважности.

Область применения

Применение ШИМ позволяет увеличить и намного коэффициент полезного действия электрических преобразователей. Тем более это относится к импульсным преобразователям, которые сегодня преимущественно применяются во вторичных источниках питания разных электронных аппаратов. Импульсные преобразователи обратноходовые, прямоходовые 1-тактные, 2-тактные, полумостовые, резонансные управляются с участием ШИМ.

Принцип ШИМ сегодня стал основным для электронных устройств, которым требуется поддержание на заданном уровне выходных параметров и их регулировка. Метод применяется для изменения скорости вращения двигателей, яркости света, управления силовым транзистором БП импульсного типа.

Используется ЩИМ модуляция и в системах управления яркостью светодиодов. Светодиод, благодаря низкой инерционности, успевает мигнуть на частоте всего в несколько десятков кГц. Для человеческого глаза работа светодиода в импульсном режиме воспринимается как свечение. Яркость светодиода зависит от продолжительности импульса в течение одного периода. При коэффициенте заполнения в 50%, то есть, если время свечения равно времени паузы, яркость светодиода составляет одну вторую номинальной величины. Когда появились светодиодные лампы 220В, нашлась проблема повышения их надёжности при нестабильном входном напряжении. Задача была решена разработкой драйвера питания, функционирующего по принципу ШИМ.

Распространение устройств, функционирующих по принципу ШИМ, позволило уйти от линейных трансформаторных БП. В результате чего повысилось КПД и уменьшились масса и габариты источников питания. Поэтому сегодня ШИМ-контроллер является сегодня неотъемлемой частью импульсного БП. Он управляет силовым транзистором и напряжение на выходе блока питания всегда остаётся стабильным. Кроме этого, ШИМ-контроллер:

обеспечивает плавный пуск преобразователя;
ограничивает скважность и амплитуду управляющих импульсов;
контролирует входное напряжение;
защищает от КЗ силового ключа;
в аварийной ситуации переводит устройство в деж. режим.. Сегодня широтно-импульсная модуляция применяется повсеместно и позволяет управлять яркостью подсветки ЖК дисплеев мобильных телефонов, смартфонов, ноутбуков

Реализована микросхема ШИМ в сварочных аппаратах, в автоинверторах, в зарядных устройствах и пр. В любом зарядном устройстве используется сегодня ШИМ

Сегодня широтно-импульсная модуляция применяется повсеместно и позволяет управлять яркостью подсветки ЖК дисплеев мобильных телефонов, смартфонов, ноутбуков. Реализована микросхема ШИМ в сварочных аппаратах, в автоинверторах, в зарядных устройствах и пр. В любом зарядном устройстве используется сегодня ШИМ.

Схема управления мотором постоянного тока

На рис.2 показана классическая схема управления мотором постоянного тока с помощью моста из мощных транзисторов VT2-VT5, в диагональ которого включен мотор М.

Транзисторы моста управляются от двух менее мощных транзисторов: транзистор VT1 включает транзисторы моста VT2 и VT5; транзистор VT6 — транзисторы моста VT3 и VТ4. В первом случае мотор М вращается в одном направлении, во втором — в противоположном.

Рис. 2. Классическая схема управления мотором постоянного тока с помощью моста из мощных транзисторов.

В нашем случае на входы транзисторов VT1 или VT6 подаются не постоянные напряжения, а ШИМ-последовательность. Тогда при постоянном напряжении источника питания появляется возможность регулировать обороты мотора. Типы транзисторов зависят от мощности мотора.

Например, для транзисторов КТ816, КТ817 с максимальным током 3 А при напряжении питания +12 В максимальная мощность равна 36 Вт.

Популярные бренды

В бюджетных моделях проценты указываются приблизительно. Это относится к моделям бренда EPSolar. Производители от Morningstar совсем отказались от SOC и выдают информацию пользователю о напряжении АКБ в вольтах. Более достоверными считаются показания процентов у таких торговых марок:

• Steca PR1010-3030;
• Tarom;
• Power Tarom.

Китайские производители EPSolar являются наиболее востребованными на рынке данной электроники. Их продукция является оптимальной по соотношению стоимости и качеству, при этом в арсенале имеются модели, впитавшие максимальное количество функционала. Высокое качество комплектующих и сборки выгодно отличает бренд от конкурентов типа Steca Solar. Имеются модели с таймерами для выключения/включения разных ночников.

EPsolar LS2024B PWM Контроллер заряда 20А, 12/24В

Более дорогим является немецкий бренд Steca. Европейское качество привязано к стоимости валюты, поэтому не все могут выбрать такие модели.

Steca Solar PR

Почему применяется ШИМ

Основными причинами применения ШИМ являются лёгкость её реализации, для которой от подсветки нужна лишь способность часто включаться и выключаться, а также обеспечиваемый с её помощью широкий диапазон возможных значений яркости.

Снизить яркость CCFL-подсветки можно путём снижения тока, протекающего через лампу, но лишь примерно вдвое ввиду их строгих требований к току и напряжению. Это делает ШИМ единственным простым способом достижения широкого диапазона регулирования яркости. CCFL-лампа обычно управляется инвертором, включающимся и выключающимся с частотой в десятки килогерц, что находится за пределами мерцания, заметного для человека. Однако ШИМ обычно работает на гораздо более низкой частоте, около 175 Гц, что может приводить к заметным дефектам изображения.

Яркость свето­диодной подсветки можно регулировать в широких пределах путём изменения проходящего через них тока, правда в результате несколько изменяется цветовая температура. Этот аналоговый подход к изменению яркости свето­диодов также нежелателен ввиду того, что вспомогательные цепи обязаны учитывать тепло, выделяемое свето­диодами. Свето­диоды во включённом состоянии нагреваются, что уменьшает их сопротивление и дополнительно увеличивает протекающий через них ток. Это может привести к быстрому росту тока в сверхъярких свето­диодах и послужить причиной их выхода из строя. При исполь­зовании ШИМ ток можно принудительно удерживать на постоянном уровне в течение рабочего цикла, в результате чего цветовая температура всегда одинакова и перегрузок по току не возникает.

Диагностика неисправностей

Одна из часто встречающихся проблем — пробой ключевых транзисторов. Результаты можно увидеть не только при попытке запуска устройства, но и при его обследовании с помощью мультиметра.

Кроме того, существуют и другие неисправности, которые несколько сложнее обнаружить. Перед тем как проверить ШИМ-контроллер непосредственно, можно рассмотреть самые распространенные случаи поломок. К примеру:

• Контроллер глохнет после старта — обрыв петли ОС, перепад по току, проблемы с конденсатором на выходе фильтра (если таковой имеется), драйвером; возможно, разладилось управление ШИМ-контроллером. Надо осмотреть устройство на предмет сколов и деформаций, замерить показатели нагрузки и сравнить их с типовыми.
• ШИМ-контроллер не стартует — отсутствует одно из входных напряжений или устройство неисправно. Может помочь осмотр и замер выходного напряжения, в крайнем случае, замена на заведомо рабочий аналог.
• Напряжение на выходе отличается от номинального — проблемы с петлей ООС или с контроллером.
• После старта ШИМ на БП уходит в защиту при отсутствии КЗ на ключах — некорректная работа ШИМ или драйверов.
• Нестабильная работа платы, наличие странных звуков — обрыв петли ООС или цепочки RC, деградация емкости фильтра.

ОДНОТАКТНЫЕ ШИМ-КОНТРОЛЛЕРЫ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ

Данная группа является наиболее обширной среди всех ШИМ-контроллеров TI. В нее входят контроллеры, которые могут использоваться в изолированных и неизолированных топологиях импульсных преобразователей мощностью от 10 до 800 Вт, в которых используется один ключевой элемент. К числу поддерживаемых топологий относятся неизолированные повышающая и понижающая, изолированные прямоходовая и обратноходовая.

Рис. 2. Типичное применение UCC38083/4/5/6 в изолированном двухтактном преобразователе со средней точкой трансформатора

Большинство контроллеров данной группы поддерживают оба способа управления: по напряжению или току. Управление по напряжению является более простым и малошумящим способом управления, который отвечает широким требованиям по входному и выходному напряжению. Управление в токовом режиме отличается более высоким быстродействием и встроенной поддержкой ограничения тока.

Контроллеры также различаются степенью интеграции. Некоторые из них поддерживают возможность программируемого плавного старта, который делает прогнозируемым запуск преобразователя, и подавления импульсных скачков напряжения, вызванных включением МОП-транзистора.

В приложениях, где требуется незамедлительное реагирование на изменение входного напряжения, рекомендуется использовать контроллеры с управлением по напряжению и прямой связью по напряжению.

Некоторые контроллеры содержат мощные драйверы, что позволяет избавиться от необходимости применения внешних драйверов МОП-транзисторов.

Для приложений с питанием от сети переменного напряжения разработаны специальные контроллеры с пониженным уровнем пускового тока (все контроллеры, выполненные по технологии BiCMOS, и устройства с префиксом UCC). Эти же контроллеры характеризуются малым рабочим током, что улучшает кпд преобразования при малых уровнях нагружения.

Например, 8-выводные контроллеры семейства UCC3813, предназначенные для построения сетевых стабилизаторов и DC/DC-преобразователей с фиксированной частотой преобразования и управлением в токовом режиме, характеризуются типичным пусковым и рабочими токами 100 мкА и 500 мкА, соответственно.

На рис. 1 показан пример построения изолированного сетевого источника питания на основе еще одного 8-выводного BiCMOS ШИМ-контроллера UCC38C44, входящего в состав обширного семейства высококачественных ШИМ-контроллеров с управлением в токовом режиме UCC28C4x/UCC38C4x. Они различаются температурными диапазонами (соответственно, -40°C…105°C/ 0°C…70°C), максимальным заполнением импульсов (50% у C42,C43, C40 и 100% у С44, С45, С41), а также порогами блокировки/разблокировки защиты от снижения напряжения (9,0 В/14,5 В у С42, С44, 7,6 В/8,4 В у С43, С45, 6,6 В/7,0 В у С40, С41). Совместимость по расположению выводов со стандартными семействами UC384xA и UC384x делает возможным модернизацию существующих решений путем прямой замены на представителей семейств UCC28C4x/UCC38C4x, которые несут в себе преимущества повышенных до 1 МГц частот преобразования (снижение габаритов емкостных и индуктивных компонентов), улучшения КПД преобразования при малом нагружении и др.

Добиться еще меньших размеров преобразователя позволяют контроллеры с функцией плавного старта, которая позволяет существенно снизить требования к входному конденсатору. Данная функция поддерживается, например, семейством 8-выводных ШИМ-контроллеров UCC3800/1/2/3/4/5. Представители данного семейства, наравне с предыдущим, поддерживают цифровую фильтрацию на входе контроля тока (leading edge blanking), которая заключается в блокировке токового сигнала на заданное время (100 нс) после нарастающего фронта ШИМ-сигнала. Такая цифровая фильтрация позволяет исключить RC-компоненты цепи аналоговой фильтрации на входе контроля тока (CS).