Schaltregler-ICs
Weniger Leistung verschwenden
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Schutzfunktionen
Verschiedene Schutzfunktionen sind in den TEA1733 integriert, beispielsweise vor zu hoher bzw. zu niedriger Eingangsspannung, vor zu hoher Ausgangsspannung und vor Überlastung. Das IC verfügt auch über einen internen und externen Übertemperaturschutz. Alle diese Schutzfunktionen lösen entweder einen sicheren Neustart aus oder sind selbsthaltend bis zum erneuten Einschalten. Für den sicheren Neustart wechselt der TEA1733 zunächst in den „Power-Down“-Modus, um anschließend neu zu starten – sofern alle dafür erforderlichen Voraussetzungen erfüllt sind. In der „Power-Down“-Betriebsart wird die Spannung am „OPTIMER“-Pin zunächst schnell auf 4,5 V angehoben und anschließend langsam auf 1,2 V gesenkt.
Spricht eine selbsthaltende Schutzfunktion an, geht das IC ebenfalls in den „Power-Down“-Modus, jedoch wird in diesen Fällen die Versorgungsspannung UB auf ca. 6 V begrenzt. Der TEA1733 verharrt in diesem Zustand, bis seine Versorgungsspannung UB unter einen bestimmten Grenzwert sinkt. Hierfür muss die Netzspannung am Netzteileingang unterbrochen werden – z.B. durch Ziehen des Netzsteckers. Die auf 6 V begrenzte Versorgungsspannung liegt geringfügig über dem Schwellwert, damit nach Aufhebung einer selbsthaltenden Schutzfunktion eine schnelle Rückkehr in den Normalbetrieb möglich ist.
Mit dem „PROTECT“- Pin bietet der TEA1733 zwei Schutzfunktionen: ein externer Übertemperaturschutz und ein Schutz vor zu hoher Ausgangsspannung (Bild 4). Intern ist der „PROTECT“- Pin als Stromquelle für 32 μA ausgelegt und als Stromsenke für 107 μA. Die interne Schaltung versucht, die Spannung am „PROTECT“-Pin auf 0,68 V einzuregeln. Wenn die Spannung an diesem Anschluss zwischen 0,5 V und 0,8 V liegt, wird keine Schutzfunktion aktiviert. Ist die Versorgungsspannung UB so hoch, dass der maximale Senkenstrom die Spannung am „PROTECT“- Pin nicht unter 0,8 V ziehen kann, wird dies als Anzeichen für eine Überspannung interpretiert. Diese Schutzfunktion kann für beliebige Aufgaben verwendet werden. Mit zunehmender Temperatur geht der Widerstand des am „PROTECT“- Pin angeschlossenen NTC-Widerstands (negativer Temperaturkoeffizient) immer weiter zurück. Reicht der maximale Quellenstrom nicht aus, um die Spannung am „PROTECT“- Pin über die 0,5-VMarke anzuheben, wird dies als Indiz für eine externe Übertemperatur gewertet. Beide Situationen aktivieren eine selbsthaltende Schutzfunktion.
Der TEA1733 ist in verschiedenen Schutzschaltungs- Versionen erhältlich. Die Standardversion löst einen sicheren Neustart aus, wenn eine Überlastung länger ist als das eingestellte Timeout- Intervall. Die Version TEA1733L dagegen aktiviert in Überlastfall eine selbsthaltende Schutzabschaltung. Ferner sind Varianten mit 90 kHz Schaltfrequenz und sicherem Neustart (TEA- 1733A) sowie mit selbsthaltender Schutzabschaltung (TEA1733M) verfügbar.
Einstellbare Ansprechverzögerung für den Überlastschutz
Wenn der „OPTIMER“-Pin wie in Bild 5 beschaltet ist, ist eine kurzzeitige Überlastung des Netzteils zulässig. Bei einer stromproportionalen Messspannung von mehr als 400 mVs wird der externe Kondensator C2 mit einem Strom von 11 μA aus dem „OPTIMER“-Pin geladen, und der Überlast-Timer im TEA1733 startet. Bei länger anhaltenden Überlast-Situationen wird der Überlastschutz aktiviert, sobald die Spannung am „OPTIMER“- Pin größer als 2,5 V ist. Bei kurzzeitigen Überlastungen geht die strompropotionale Messspannung dagegen wieder auf einen Wert unter 400 mVs zurück, bevor die Spannung am „OPTIMER“-Pin 2,5 V erreicht. In diesem Fall wird C2 umgehend entladen, und die Schutzfunktion spricht nicht an. Die Zeit bis zum Aktivieren des Überlastschutzes kann durch entsprechende Dimensionierung von C2 und R3 festgelegt werden.
Schwankende Eingangsspannung ausgleichen
Im CCM-Modus mit fester Schaltfrequenz wird die maximale Ausgangsleistung des Schaltreglers nicht nur vom primärseitigen Spitzenstrom bestimmt, sondern auch vom Tastverhältnis und damit von der Eingangsspannung. Der TEA1733 verfügt über eine Eingangsspannungskompensation, um einen präzisen und – über den gesamten Netzspannungsbereich hinweg – weitgehend konstanten Überlastschutz zu gewährleisten.
Die Überlast- Kompensationsschaltung erfasst über den „VINSENSE“-Anschluss die Netzspannung und wandelt dieses Spannungssignal in einen Strom um, der aus dem „ISENSE“-Anschluss herausfließt. Dieser Strom wiederum erzeugt einen Spannungsabfall am Softstart- Widerstand R2 (Bild 1), wodurch die maximale Stromstärke durch den Abtastwiderstand R1 begrenzt wird. Wird der Widerstandswert von R2 richtig gewählt, ist die maximale Ausgangsleistung unabhängig von der Eingangsspannung.
Über die Autorin:
| Yingying Wang |
|---|
| arbeitet als IC-Entwicklungsingenieurin im Produktbereich Power & Lighting Solutions (PLS) im Geschäftsbereich High Performance Mixed Signal (HPMS) bei NXP Semiconductors in Nijmegen in den Niederlanden. Innerhalb der Entwicklungsabteilung für analoge ICs arbeitet sie an Schaltnetzteil-ICs und entwickelt momentan an der GreenChip-IC-Serie TEA173x für externe Netzteile. |
yingying.wang@nxp.com
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