ШИМ-модуляторы Microchip MCP1631 17.11.2021

Компания Microchip разработала высокоскоростные ШИМ-модуляторы, с помощью которых можно превратить большинство микроконтроллеров общего назначения в полноценные контроллеры импульсных преобразователей электрической энергии с гибким функционалом. В составе каждой из микросхем линейки MCP1631 присутствует базовый комплект узлов, используемых в современных ШИМ-контроллерах, в том числе высокоскоростной ШИМ-модулятор, драйвер MOSFET, усилители, компараторы, а также дополнительные аналоговые и цифровые элементы, связывающие все компоненты микросхемы в единую систему. При этом высокоуровневое управление преобразователем, в том числе формирование частоты преобразования, установка выходного напряжения и выходного тока осуществляется программным способом с помощью микроконтроллера общего назначения путем формирования и обработки всего нескольких сигналов.

Микросхемы MCP1631 и MCP1631HV предназначены для создания стабилизаторов тока, в то время как MCP1631V и MCP1631VHV являются основой для создания стабилизаторов напряжения. Силовая часть микросхем MCP1631 и MCP1631HV может работать от источников первичного питания с напряжением 3,0...5,5 В. Для более высоковольтных приложений следует использовать микросхемы MCP1631HV или MCP1631VHV, рабочий диапазон входных напряжений которых расширен до 16 B. При этом на кристалле высоковольтных версий микросхем MCP1631 (MCP1631HV и MCP1631VHV) интегрирован дополнительный LDO-стабилизатор с выходным напряжением 3,3 или 5 В и максимальным выходным током до 250 мА, который можно использовать для питания микроконтроллера и других вспомогательных узлов.

Поскольку все высокоуровневые функции реализуются программным способом, то прикладное назначение одной и той же схемы может быть легко изменено путем модификации исходного кода или путем изменения настроек в энергонезависимой памяти (если программное обеспечение поддерживает такую функцию). Например, одно и то же зарядное устройство может быть легко перенастроено для работы с литий-ионными, никель-кадмиевыми, никель-металлгидридными или свинцово-кислотными аккумуляторами, причем максимальное количество и емкость ячеек определяется лишь возможностями силовой части, а пороги ограничения напряжения, значения зарядных токов, а также макроалгоритмы заряда формируются программно. Кроме того, замена высокоуровневого программного обеспечения позволит без какой-либо модификации силовой части превратить зарядное устройство, например, в драйвер светодиодов с настраиваемым типом и количеством ламп.

Для нормальной работы микросхем MCP1631 внешнее программное обеспечение должно формировать сигналы для установки выходного напряжения, выходного тока, а также частоты и коэффициента заполнения ШИМ-сигнала управления силовым транзистором. При необходимости микроконтроллер также может обеспечить и контроль температуры силовых транзисторов или аккумуляторных ячеек. Остальные низкоуровневые функции, в том числе защита от перенапряжения, осуществляются узлами микросхем MCP1631.

Особенности микросхем MCP1631:

возможность создания универсальных зарядных устройств с программируемыми настройками для работы с разным типом и количеством аккумуляторных ячеек;
возможность создания преобразователей с частотой переключений до 2 МГц;
возможность создания систем питания с интеллектуальными функциями (Intelligent Power Systems);
возможность создания как стабилизаторов тока (MCP1631, MCP1631HV), так и стабилизаторов напряжения (MCP1631V, MCP1631VHV)
возможность работы с первичными источниками питания с напряжением до 16 В (MCP1631HV, MCP1631VHV);
наличие дополнительного LDO-стабилизатора с выходным напряжением +3,3 или +5,0 В и выходным током до 250 мА (MCP1631HV, MCP1631VHV);
установка частоты переключений, максимального коэффициента заполнения, выходного напряжения и выходного тока с помощью внешнего микроконтроллера;
наличие усилителя ошибки, а также усилителей сигналов, формируемых датчиками напряжения и тока;
наличие компаратора защиты от перенапряжения;
наличие узла защиты от понижения входного напряжения;
наличие драйвера внешнего MOSFET с выходным током до 1 А;
малый ток, потребляемый в выключенном режиме (приблизительно 2,4 мкА);
возможность реализации температурного контроля (с помощью микроконтроллера);
поддержка нескольких типов корпусов: 20-выводных TSSOP, SSOP (все версии), а также 20-выводного QFN с размерами 4 х 4 мм (только MCP1631 и MCP1631V).
Основными приложениями, в которых можно использовать микросхемы линейки MCP1631, являются:
универсальные зарядные устройства, поддерживающие разные типы аккумуляторов;
системы светодиодного освещения и подсветки;
импульсные преобразователи общего назначения на основе топологии SEPIC;
USB-зарядки.