UCC28730 + UCC24650 - обратноходовый контроллер AC/DC + монитор пробуждения для сетевых источников питания с нулевым потреблением в режиме ожидания

Texas Instruments представила связку микросхем для построения сетевых блоков питания с нулевым потреблением в режиме ожидания:

UCC28730 - обратноходовый (flyback) контроллер AC/DC,

UCC24650 - монитор напряжения (пробуждения) на вторичной стороне (нагрузке).

Ключевой особенностью решения является контроль нагрузки с отключением регулятора на первичной стороне на время отсутствия потребления тока. За счёт этого достигается потребление в режиме отсутствия нагрузки в районе 3 мВт.

Периодически возникает необходимость подключения устройств с периодическим режимом работы к сети электроснабжения. Примерами такого применения могут служить:

• различные датчики (пожарные, охранные, промышленные),
• системы контроля различных объектов (охрана, безопасность),
• системы автоматизации (промышленной, зданий, умный дом),
• устройства заряда (USB и др.),
• блоки питания для потребительской электроники,
• устройства связи (точки доступа, повторители).

При этом зачастую устройства находятся в режиме ожиданию большую часть времени и просыпаются лишь периодически, а в некоторых случаях так и вообще несколько раз за время эксплуатации устройства. При этом в режиме ожидания собственное потребление может достигать значительных величин, так как даже малые токи при произведении на высокое напряжении дают заметную мощность. В тоже время пункт 4.5 IEC 62301 определяет источники с потреблением менее 5 мВт в режиме ожидания, как нулевые. Устройства этого класса являются наиболее подходящими для описанных выше применений.

Стоит отметить, что подобные устройства часто выпускаются большими тиражами, и в данном случае значительную роль играет простая и дешёвая схемотехника с минимальным количеством внешних компонентов. Так как удорожание схемы даже на малую величину приводит к значительным затратам в рамках проекта.

Соответственно можно выделить несколько важных критериев для данного класса устройств:

• работа на сетевом напряжении,
• малое собственное потребление в рабочем режиме,
• нулевое собственное потребление в режиме отсутствия нагрузки,
• максимально простая и дешёвая схемотехника,
• высокая интеграция и функциональность.

Решением в данном случае является разделение источника питания на две составляющие:

• UCC28730 - обратноходовый контроллер AC/DC с регулировкой по первичной стороне,
• UCC24650 - монитор напряжения (пробуждения) на вторичной стороне (нагрузке).

UCC28730 не требует применения оптической обратной связи, традиционно применяемой в устройствах подобного типа. Сигнал обратной связи снимается с дополнительной обмотки трансформатора. Регулировка напряжения на выходе происходит по первичной стороне преобразователя (Primary Side Regulation - PSR). Второй важной особенностью является возможность отключения контроллера UCC28730 при отсутствии потребления тока нагрузки.

UCC24650 предназначен для контроля пробуждения нагрузки. Достигается это за счёт контроля напряжения на выходе преобразователя и позволяет отслеживать изменение напряжение в диапазоне от 5 до 28 В. При снижении напряжения на 3% от заданного UCC24650 подаётся импульсный сигнал пробуждения для UCC28730 через трансформатор на первичную сторону преобразователя. Второй полезной функцией монитора пробуждения является выход ENS, сигнал с которого можно завести, например, на контроллер синхронного выпрямителя UCC24610, и тем самым ещё больше повысить КПД решения. 

Типовая схема включения и диаграммы работы поясняющие принцип работы представлены на рисунках ниже.

Типовая схема включения UCC28730 + UCC24650

Осциилограммы работы UCC28730 + UCC24650

Суммарынй ток потребления в активном режиме составляет менее 100 мкА, что позволяет разрабатывать высокоэкономичные блоки питания для устройств работающих от сетевого напряжения. В режиме ожидания ток потребления составляет всего 10 мкА!

Микросхемы обладают следующими функциями:

• запуск с высокого напряжения (для снижение количества внешних компонентов),
• ограничение тока,
• защита от провала напряжения, перенапряжения,
• тепловая защита,
• низкое энергопотребление в рабочем диапазоне,
• нулевое потребление в режиме ожидания,
• резонансное управление (для повышения КПД и улучшения режима работы транзистора),
• быстрое пробуждение (позволяет снизить размер выходного конденсатора),
• решение оптимизировано это ЭМС,
• возможность применения дополнительного синхронного выпрямителя (для повышения КПД).

Таким образом, рассмотренные обратноходовый контроллер AC/DC UCC28730 и контроллер пробуждения UCC24650 в связке являются оптимизированным решением для построения маломощных блоков питания с нулевым потреблением в режиме ожидания, работающих от сетевого напряжение питания.

Для начала разработки можем рекомендовать несколько дизайнов устройств на данных компонентах.

• БП 85-265 VAC Input, 24 V / 0.5 A output,
• БП 85-265 VAC Input, 5 V / 2 A output (с синхронным выпрямителем UCC24610).

Заказать образцы и получить техническую поддержку Вы можете через email.

Ресурсы:

• Официальная страница UCC28730
• Официальная страница UCC24650