Навигация:

Главная Случайная страница Обратная связь ТОП Интересно знать Избранные Новые материалы

Топ:

История развития методов оптимизации: теорема Куна-Таккера, метод Лагранжа, роль выпуклости в оптимизации...

Отражение на счетах бухгалтерского учета процесса приобретения: Процесс заготовления представляет систему экономических событий, включающих приобретение организацией у поставщиков сырья...

Установка замедленного коксования: Чем выше температура и ниже давление, тем место разрыва углеродной цепи всё больше смещается к её концу и значительно возрастает...

Интересное:

Финансовый рынок и его значение в управлении денежными потоками на современном этапе: любому предприятию для расширения производства и увеличения прибыли нужны...

Уполаживание и террасирование склонов: Если глубина оврага более 5 м необходимо устройство берм. Варианты использования оврагов для градостроительных целей...

Дисциплины:

Автоматизация Антропология Археология Архитектура Аудит Биология Бухгалтерия Военная наука Генетика География Геология Демография Журналистика Зоология Иностранные языки Информатика Искусство История Кинематография Компьютеризация Кораблестроение Кулинария Культура Лексикология Лингвистика Литература Логика Маркетинг Математика Машиностроение Медицина Менеджмент Металлургия Метрология Механика Музыкология Науковедение Образование Охрана Труда Педагогика Политология Правоотношение Предпринимательство Приборостроение Программирование Производство Промышленность Психология Радиосвязь Религия Риторика Социология Спорт Стандартизация Статистика Строительство Теология Технологии Торговля Транспорт Фармакология Физика Физиология Философия Финансы Химия Хозяйство Черчение Экология Экономика Электроника Энергетика Юриспруденция

IRS 2092( S ) Функциональное описание

2021-10-05

414

0.00 из 5.00 0 оценок

Заказать работу

Стр 1 из 8Следующая ⇒

Приложение по применению AN -1138

IRS 2092(S) Функциональное описание

By Jun Honda, Xiao-chang Cheng, Wenduo Liu

Содержание

Страницы

Общее описание.................................................................................................................................................... 1

Типовая реализация........................................................................................................................................... 1

ШИМ-модулятор...................................................................................................................................................... 3

Выбор MOSFET....................................................................................................................................................... 6

Проектирование защиты................................................................................................................................ 7

Deadtime Генератор.......................................................................................................................................... 12

Источник питания............................................................................................................................................... 14

Расчет температурных связей................................................................................................................. 15

Разводка платы..................................................................................................................................................... 15

www.irf.com

AN-1138

IRS2092(S) Общее описание

IRS2092(S) представляет собой драйвер звукового усилителя класса D со встроенным ШИМ модулятором и защитой от перегрузки по току. В сочетании с двумя внешними полевыми МОП-транзисторами и несколькими внешними компонентами IRS2092 (S) образует полный усилитель класса D с двойной защитой по току и защитой от сквозных токов, а также защиту от смещения UVLO для трех источников. Универсальная структура узла аналогового входа с усилителем ошибок и ШИМ-компаратором обладает гибкостью в реализации различных типов схем модулятора ШИМ.

Без потерь тока при измерении используется RDS(on) полевых МОП-транзисторов. Логика управления защитой контролирует состояние напряжения и тока нагрузки через каждый полевой МОП-транзистор.

Для удобства полумостовой конфигурации аналоговый ШИМ-модулятор и логика защиты строятся на плавающей скважности.

В IRS2092 (S) реализовано устранение шума щелчка при запуске для подавления нежелательных звуковых помех при запуске и выключении ШИМ.

Типовая реализация

Следующие пояснения основаны на типичной схеме применения с автоколебательной топологией ШИМ, показанной на рисунке 1.

Для получения дополнительной информации обратитесь к рекомендованному дизайну IRAUDAMP5.

Входная часть

Аудиовход IRS2092 (S) сконфигурирован как инвертирующий усилитель ошибок.

На рисунке 2, коэффициент усиления напряжения усилителя GV определяется входным резистором RIN и резистором обратной связи RFB.

_G _V = ^R FB

^R IN

Поскольку резистор обратной связи RFB является частью постоянной времени интегратора, которая определяет частоту переключений, изменение общего коэффициента усиления по напряжению с помощью RIN является более простым и поэтому рекомендуется в большинстве случаев.

Имейте в виду, что входное сопротивление усилителя равно входному сопротивлению RIN.

Конденсатор блокировки по постоянному току C3 должен быть соединен последовательно с RIN, чтобы минимизировать смещение постоянного тока на выходе. Из-за возможных искажений не рекомендуется использовать керамический конденсатор. Сведение к минимуму смещения по постоянному току имеет важное значение для подавления звукового шума при включении и выключении.

Подключение неинвертирующего входа IN + является рекомендуемым для усилителя ошибок и, следовательно, имеет решающее значение для качества звука. Подключите IN + к опорному заземлению сигнала в системе, который имеет тот же потенциал, что и отрицательная клемма выхода громкоговорителя.

							47 kΩ
	2.7 k Ω									+B
					VAA	CSH	BAV19WS
				1	VAA	CSH	16	33 kΩ
				2	GND	VB	15	IRF6645		35 V
				2	GND	VB	15	MURS120
	10 µF	3.3 k Ω _{2.2 nF}					10 k Ω	MURS120
	10 µF	3.3 k Ω _{2.2 nF}			IN-	HO	10 k Ω	10 Ω
				3	IN-	HO	14	Ω	22 µH
							22 µF	Ω
Vin	10 µF							74.
	10 µF	150			COMP	VS
		150		4	COMP	VS	13
		1 nF	2.2 nF	5	CSD	VCC	12	IRF6645	^{0.1 µF} 0.47 µF	Speaker
	10 µF						10 µF	10 Ω	1 Ω	4 Ω
	10 µF			6	VSS	LO	11
					VREF	COM	3.3 kΩ		0.1 µF
	8.2 k Ω			7	VREF	COM	10	Vcc	0.1 µF
	8.2 k Ω			8	OCSET	DT	9	Vcc
				8	OCSET	DT	9	12 V
					IRS2092			12 V		35 V
	2.7 k Ω		1.2 k Ω				8.2 k Ω			35 V
	2.7 k Ω		1.2 k Ω				8.2 k Ω
										-B

OTA

Входной усилитель ошибки IRS2092 (S) имеет операционный усилитель транс-проводимости (OTA), который тщательно разработан, чтобы получить оптимальную звуковую эффективность. OTA выдает ток на вывод COMP, в отличие от напряжения в операционном усилителе (OPA). Неинвертирующий вход внутренне связан с выводом GND.

Инвертирующий вход имеет ограничительные диоды относительно GND для лучшего восстановления после клиппирования, а также для обеспечения стабильного запуска. Выход COMP OTA внутренне подключен к компаратору ШИМ, пороговым значением которого является (VAA-VSS) / 2.

Для стабильной работы OTA, требуется компенсационный конденсатор Сс минимум 1nF.

OTA отключается, когда VCSD<Vth2.

ШИМ-модулятор

IRS2092(S) позволяет пользователю выбирать из множества способов реализации модуляторов ШИМ. В этом разделе все пояснения основаны на типовой схеме применения самоосциллирующегося ШИМ.

Частота самоосцилляции

Частота собственных колебаний определяется, главным образом как на рисунке 2, следующими элементами.

· Конденсаторы интегрирования C1 и C2

· Резистор интегрирования, R1

· Распространенная задержка в затворах драйвера

· Резистор обратной связи, RFB

· Рабочий цикл

Частота самоосцилляции имеет малую зависимость от напряжения шины и от входного сопротивления RIN. Обратите внимание, что характер работы самоосцилляции ШИМ, отклонятся от частоты холостого хода, переключения уменьшаются по мере модуляции ШИМ.

Oscillation Frequency

Frequency

400 300

Operating

200 100 0 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% Duty Cycle

Устранения помехи щелчка

IRS2092 (S) имеет уникальную функцию, которая минимизирует шум звука щелчка включения и выключения. Когда CSD находится между Vth1 и Vth2 во время запуска, внутренний замкнутый цикл вокруг OTA дает возможность генерировать напряжения на COMP и IN-, доводя их до значений устойчивого состояния. Он работает на частоте около 1 МГц, независимо от переключений автоколебаний.

		C1	C2
			R1	Cc
				COMP
C3	^RIN	IN-		COMP
		IN-		COMP
		GND	+	PWM
		GND

Vin

RFB

Start-up

Проектирование защиты

Защита от сверхтоков (OCP)

IRS2092 (S) имеет функцию защиты по току для защиты полевых МОП-транзисторов во время аномальной нагрузки. IRS2092 (S) начинает обнаруживает перегрузки по току во время последовательных импульсов на высокой или низкой стороне. Как только верхний или нижний тока-чувствительный блок обнаруживает ток:

1. Защелка OC (OCL) меняет логические состояния и отключает выходы LO и HO.

2. На CSD пин начинается разрядка внешнего конденсатора Ct.

3. Когда VCSD напряжение на Ct падает ниже порога Vth2, выходной сигнал COMP2 сбрасывает OCL.

4. На CSD пин начинается зарядка внешнего конденсатора Ct.

5. Когда VCSD напряжение поднимается выше верхнего порога Vth1, логика на COMP1 сбрасывается и IC возобновляет работу.

Пока существует перегрузка по току, ИС будет повторять последовательность защиты по току с частотой повторения, зависящей от емкости на выводе CSD.

	VAA
VCSD	Vth1
VCSD	Vth2
	VSS

tOCL / tOCH

OC detection

Charge

CSD Capacitor

Discharge

Shutdown

SD	Release
	Release

tSU		tRESET
Power on mute	Normal operation	Protection	Normal operation
Power on mute	Normal operation	reset interval	Normal operation
		reset interval

Управление защитой

Блок управления внутренней защитой диктует

VAA

CSH

рабочий режим, нормальный, или выключение,

GND

используя вход CSD pin. В режиме выключения, IC

IN-

заставляет LO и HO вывести 0V относительно COM и

COMP

VS соответственно, чтобы отключить MOSFET.

CSD

VCC

VSS

Вывод CSD обеспечивает пять функций.

VREF

COM

Таймер задержки включения питания

OCSET

Таймер само-сброса

Остановка работы

Проектирование Ct

IRS2092 (S).

Конденсатор Ct используется для.

программирования времени tRESET и tSU.

Само-сброс защиты

· t_RESET это время, прошедшее с момента,

когда микросхема перешла в режим

Помещенный конденсатор между CSD и VSS

выключения, до момента возобновления работы IC.

t_RESET должен быть достаточно продолжительным,

IRS2092(S) сбрасывается после завершения

чтобы избежать перегрева полевых МОП-транзисторов из за повторяющейся

режима выключения.

последовательности отключения и возобновления

После события OCP вывод CSD разряжает

работы во время перегрузки. В большинстве

приложений минимальное рекомендуемое время

напряжение Ct V_CSD вниз до нижнего порога

tRESET составляет 0,1 секунды..

Vth2 чтобы сбросить внутреннюю блокировку выключения. Затем IRS2092 (S) начинает

· t_SU это промежуток времени между работой ИС в

заряжать Ct в попытке возобновить работу.

Когда напряжение на контакте CSD поднимается

режиме выключения до момента, когда IC

отключает режим выключения, чтобы начать

выше верхнего порогового значения Vth1, ИС

нормальную работу.

возобновляет нормальную работу.

Значение Ct для tRESET и tSU определяют следующие уравнения:

^t RESET	=		Ct × V _DD		[s]
^t RESET	=	1.1× I _CSD			[s]
		1.1× I _CSD
t _SU =	Ct × V _DD				[s]
t _SU =	0.7 × I _CSD				[s]
	0.7 × I _CSD
Где	I_CSD = the ток заряда / разряда на
CSD pin
	VDD			= Блуждающее входное
	напряжение относительно питания VSS_.

Завершение работы

IRS2092 (S) может быть отключен внешним SD-сигналом выключения. На рисунке 10 показано, как добавить внешний канал разрядки для выключения ШИМ.

1	VAA	CSH	16
	GND	VB
2	GND	VB	15
	IN-	HO
3	IN-	HO	14
	COMP	VS
4	COMP	VS	13

		1	VAA	CSH	16
		2	GND	VB	15
	<10k	3	IN-	HO	14
	<10k
		4	COMP	VS	13
		5	CSD	VCC	12
SD		6	VSS	LO	11
		6	VSS	LO	11
		7	VREF	COM	10
		8	OCSET	DT	9

Figure 10 Shutdown Input

Запертая защита

SD	<10k
	<10k

RESET

1	VAA	CSH
1	VAA	CSH	16
	GND	VB
2	GND	VB	15
	IN-	HO
3	IN-	HO	14
	COMP	VS
4	COMP	VS	13
	CSD	VCC
5	CSD	VCC	12
	VSS	LO
6	VSS	LO	11
	VREF	COM
7	VREF	COM	10
	OCSET	DT
8	OCSET	DT	9

Подключение CSD к VAA через резистор 10 кОм или менее настраивает защелку защиты по току. Защелка блокирует IC в остановленном режиме после обнаружения превышения тока. Внешний переключатель сброса используется, чтобы вывести CSD ниже нижнего порога Vth2 в течение как минимум 200 нс для правильного сброса защелки. После последующего включения питания на вывод CSD требуется сигнал сброса для освобождения ИС из режима фиксированной остановки.

VCC

Vcc

UV DETECT

DEAD TIME

LO Q2 COM -B R5 LOW SIDE CS OCSET R4 VREF

OCSET

R5 OC Comparator COM

IRS2092(S)

-B

CSH

R2 D1 +B CSH

Comparator

1.2V

VS OUT Vcc LO

IRS2092(S)

-B

Таблица 3 Рекомендуемые значения резисторов для выбора Dead-time

www.irf.com

AN-1138

Питание VAA и VSS

Существует два способа реализации питания VAA и VSS.

Рисунок 22 Предварительная зарядка питания BootStrap

Рисунок 23 IRS 2092 (S) Временная диаграмма UVLO

Развязка питания

Необходимо обратить особое внимание на обвязку источников питания для правильной работы ИС. Керамические конденсаторы 0,1 мкФ или более должны располагаться рядом с контактами питания IC на плате.

Пожалуйста, обратитесь к приложению по применению AN-978, для общих соображений по проектированию высоковольтного драйвера IC.

4			13
	CSD	VCC
5	CSD	VCC	12
	VSS	L O
6	VSS	L O	11
	VREF	COM
7	VREF	COM	10
	OCSET	D T
8	OCSET	D T	9



				-B

Рисунок 24 Отрицательный зажим VSS

Рекомендации по компоновке платы

Секция плавающего входа IRS2092 (S) состоит из малошумящего усилителя ошибок OTA и компаратора ШИМ вместе с логической схемой CMOS. Высокочастотный байпасный конденсатор CVAA-VSS должен быть расположен ближе всего к IRS2092 (S) для питания логической схемы. CVAA и CVSS предназначены для стабильной работы OTA и должны располагаться близко к IC.

Конденсаторы питания драйвера CVCC и CVBS обеспечивают ток зарядки затвора и также должны быть расположены близко к IRS2092 (S).

IRS2092(S)

	1	VAA	CSH	16
CVAA	2	GND	VB	15
	2	GND	VB	15
		IN-	HO	CVBS
	3	IN-	HO	14
CVAA-VSS	4	COMP	VS	13
CVSS	5	CSD	VCC	12
	6	VSS	LO	11
				CVCC
	7	VREF	COM	10
	8	OCSET	DT	9

Рисунок 25 Чувствительность к размещению

Байпасных конденсаторов

Земляная плоскость

В дополнение к указанным выше ключевым компонентам важно правильно налить земляные плоскости, чтобы получить хорошие звуковые характеристики. IRS2092 (S) не принимает единую плоскость

Аналоговая земля

Входная аналоговая секция вокруг OTA относится к заземлению сигнала или GND, который должен быть тихим опорным узлом для входного аудиосигнала. Периферийные схемы в секции с плавающим входом, такие как контакты CSD и COM, относятся к этому заземлению. Эти узлы должны быть отделены от ступеней переключения системы. Чтобы предотвратить потенциальную емкостную связь с коммутационными узлами, используйте заземляющую плоскость только в этой части схемы. Не разделяйте плоскость заземления с помощью драйвера затвора или каскада питания.

Справочник драйвера затвора

Каскад управления затворами IRS2092 (S) расположен между выводами 10 и 15 и относится к отрицательному напряжению шины, COM. Это подложка ИС и действует как заземление. Хотя отрицательная шина является шумным узлом в системе, оба драйвера ворот ссылаются на этот узел. Поэтому важно экранировать каскады драйверов затвора отрицательным напряжением шины, чтобы все шумовые токи, вызванные паразитными емкостями, возвращались обратно к источнику питания без ухудшения уровня сигнала.

Силовая земля

Силовая земля - это заземление, которое закрывает петли пульсации тока конденсаторов шины и цепей индуктора. Разделите силовую землю и заземление входного сигнала друг от друга как можно дальше, чтобы избежать общих взаимных сопротивлений.

На рисунке 26 показано, как рисовать эталонные плоскости. Заземление GND на плате должно включать отрицательную шину. Эталонная плоскость мощности должна содержать Vcc. Кроме того, используйте явно разные символы для разных плоскостей.

Для получения дополнительной информации о расположении компоновки печатной платы с драйверами аудиоразъема IR Class D см. AN-1135,

www.irf.com

AN-1138

Рисунок 26 Применение плоскостей заземления

www.irf.com	AN-1138	18