Preview

Российский технологический журнал

Расширенный поиск

Моделирование пульсаций отрицательного напряжения в системе накачки заряда и на выходе микросхемы двухполярного DC–DC преобразователя LM27762

https://doi.org/10.32362/2500-316X-2020-8-1-80-96

Полный текст:

Аннотация

Представлены результаты моделирования работы микросхемы двухполярного DC−DC преобразователя LM27762 с помощью программного обеспечения WEBENCH Power Designer, разработанного компанией-производителем Texas Instruments. Расчеты проведены непосредственно на сайте компании. При выполнении экспериментальных исследований была использована полученная от производителя микросхемы LM27762 готовая тестовая плата – тестовый модуль LM27762EVM. Наличие тестовой платы, модели и программного обеспечения, созданных производителем микросхемы, снимает все проблемные вопросы сопоставления результатов моделирования с результатами эксперимента, которые могут быть связаны с использованием компонентов схемы с отличающимися характеристиками и влиянием разводки платы. В технической документации на микросхему отсутствует информация о характеристиках использованных в микросхеме ключей и конденсаторов. К сожалению, нет и описания разработанной модели. Основное внимание уделено влиянию токов нагрузки на пульсации отрицательного напряжения на выходе системы накачки заряда и выходе микросхемы. Моделирование показало, что уже при токе нагрузки 40 мА система регулирования переходит в режим работы с постоянной частотой накачки заряда, в то время как согласно результатам экспериментов, система регулирования продолжает работать в режиме пачек импульсов и при большем токе 50 мА. Для такого тока пачка состоит из 15 импульсов переноса заряда, промежутки между пачками составляют 3 мкс, а увеличение отрицательного напряжения за пачку импульсов также составляет примерно 75 мВ. Выполнено сравнение результатов моделирования с результатами экспериментов. Показано, что созданная производителем модель работы микросхемы LM27762 является приближенной. Установлено, что из-за большого количества допущений в созданной модели микросхемы при работе микросхемы в режиме пачек, который реализуется при относительно малых токах нагрузки, расхождения по числу циклов «разряд-заряд», по размаху пульсаций на выходе системы накачки и по промежуткам времени между пачками весьма значительны. Модель работы микросхемы не позволяет получать данные по пульсациям отрицательного напряжения на ее выходе. Эксперименты показали, что приводимые в документации на микросхему очень ограниченные данные по пульсациям выходного напряжения являются заниженными. Они существенно зависят от входного и выходного напряжения и токов нагрузки. В целом сравнение результатов моделирования работы системы накачки заряда микросхемы LM27762 при ее работе в режиме пачек с соответствующими результатами экспериментов показывает, что на качественном уровне совпадение результатов расчета с экспериментом можно считать удовлетворительным. Обнаруженное расхождение результатов экспериментов с результатами моделирования, полученными при использовании модели производителя LM27762, показали, что реальная проверка совершенства микросхем должна опираться на три фактора: эксперимент, моделирование и совместный анализ полученных результатов.

Об авторах

В. К. Битюков
МИРЭА – Российский технологический университет

Битюков Владимир Ксенофонтович - доктор технических наук, профессор, профессор кафедры радиоволновых процессов и технологий Института радиотехнических и телекоммуникационных систем

119454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78



Н. Г. Михневич
МИРЭА – Российский технологический университет
Россия

Михневич Николай Григорьевич - заведующий лабораторией кафедры радиоволновых процессов и технологий Института радиотехнических и телекоммуникационных систем

119454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78



В. А. Петров
МИРЭА – Российский технологический университет
Россия

Петров Вадим Александрович - доктор технических наук, профессор, профессор кафедры радиоволновых процессов и технологий Института радиотехнических и телекоммуникационных систем

119454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78



Список литературы

1. V Input Multi-channel System Power Supply IC BD9862MUV. Datasheet No. 10035EAT16. Rohm Semiconductor. 2010. P. 1-16.

2. Low Noise Dual Supply Inverting Charge Pump LTC3260. Datasheet 3260fa. Linear Technology. 2012. P. 1-19.

3. LM27762 Low-Noise Positive and Negative Output Integrated Charge Pump Plus LDO. Datasheet SNVSAF7B. Texas Instruments Incorporated. 2016 (Rev. 2017). P. 1-29.

4. Битюков В.К., Петров В.А., Сотникова А.А. Работа инвертирующего DC–DC преобразователя с накачкой заряда и LDO в микросхеме LM27762. Вестник Концерна ВКО «Алмаз-Антей». 2019;1(28):35-43.

5. Битюков В.К., Михневич Н.Г., Петров В.А. Пульсации напряжения отрицательной полярности на выходе двухполярного DC–DC преобразователя при близком к предельному входном напряжении. Российский технологический журнал. 2019;7(4):31-43. https://doi.org/10.32362/2500-316X-2019-7-4-31-43

6. Ремнев А.М., Смердов В.Ю. Анализ силовых ключей импульсных источников питания. Схемотехника. 2001;6:8-11.

7. Чернышов Н.Г., Чернышова Т.И. Моделирование и анализ схем в Electronics Workbench. Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2005. 52 с.

8. Лурье М.С., Лурье О.М. Имитационное моделирование схем преобразовательной техники. Красноярск: СибГТУ, 2007. 138 с. ISBN 978-5-8173-0473-2

9. Дягилев В.И., Коковин В.А., Увайсов С.У. Моделирование процессов в схеме силового преобразователя при регулировании его выходного напряжения. Инновации на основе информационных и коммуникационных технологий. 2013;1:408-411.

10. Бабенко В.П., Битюков В.К., Симачков Д.С. Схемотехническое моделирование DC/DC преобразователей. Информационно-измерительные и управляющие системы. 2016;14(11):69-82.

11. Бабенко В.П., Битюков В.К., Симачков Д.С. Схемотехническое моделирование устройства контроля положения привода в пространстве. Электромагнитные волны и электронные системы. 2016;21(4):11-19.

12. Дягилев В.И., Коковин В.А., Увайсов С.У., Увайсова С.С. Компьютерное моделирование работы силового преобразователя с выходным синусоидальным напряжением. Информационные технологии. 2016;22(4):261-266.

13. Битюков В.К., Симачков Д.С., Бабенко В.П. Источники вторичного электропитания. Учебник. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Инфра-Инженерия. 2019. 376 с. ISBN 978-5-972-902675

14. Babenko V.P., Bityukov V.K. Simulation of Switching of High-Power FETs Using the Electronics Workbench Software. Journal of Communications Technology and Electronics. 2019;64(2):176-181. https://doi.org/10.1134/S1064226919020025

15. Using the LM27762EVM Evaluation Module. User’s Guide, SNVU534, Texas Instruments. 2016. 19 p. URL: http://www.ti.com/lit/ug/snvu534/snvu534.pdf

16. Hymowitz C., Ho P., Sandler S. Why Regulators Need Testing, Modeling and Analysis. Space Power.2015. AEi Systems. 2015. P. 1-13.


Дополнительные файлы

1. Рис. 3. Схема моделирования для входного напряжения 3.5 В и тока нагрузки 15 мА с набором контрольных точек.
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Посмотреть (114KB)    
Метаданные

Для цитирования:


Битюков В.К., Михневич Н.Г., Петров В.А. Моделирование пульсаций отрицательного напряжения в системе накачки заряда и на выходе микросхемы двухполярного DC–DC преобразователя LM27762. Российский технологический журнал. 2020;8(1):80-96. https://doi.org/10.32362/2500-316X-2020-8-1-80-96

For citation:


Bityukov V.K., Mikhnevich N.G., Petrov V.A. Simulation of negative voltage ripples at the output of charge pump system and the microcircuit output of bipolar LM27762 DC–DC converter. Russian Technological Journal. 2020;8(1):80-96. (In Russ.) https://doi.org/10.32362/2500-316X-2020-8-1-80-96

Просмотров: 207


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2500-316X (Online)