LM5035AMH IC điều khiển SOP-20

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LM503AMH:

LM5035AMH là một IC điều khiển PWM (Pulse Width Modulation) hiệu suất cao của Texas Instruments (trước đây là National Semiconductor), được thiết kế đặc biệt cho các bộ chuyển đổi nguồn kiểu nửa cầu (Half-Bridge) và các cấu trúc liên quan. Con chip này tích hợp đầy đủ các tính năng cần thiết để triển khai một bộ nguồn chuyển mạch phức tạp, bao gồm bộ điều khiển PWM chế độ điện áp (voltage mode control) với khả năng bù đường dây (line feedforward), bộ điều khiển cổng (gate driver) tích hợp cho cả hai phía cao (high-side) và thấp (low-side) với khả năng chịu điện áp lên đến 105V, và các tính năng bảo vệ toàn diện.

SƠ ĐỒ CHÂN LM503AMH

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA LM5035AMH 

• Điều chế độ rộng xung (PWM – Pulse Width Modulation): LM5035AMH tạo ra các tín hiệu xung vuông có độ rộng thay đổi (duty cycle) để điều khiển các công tắc bán dẫn (MOSFET) trong bộ chuyển đổi nguồn. Bằng cách điều chỉnh độ rộng xung này, IC có thể điều khiển lượng năng lượng truyền đến tải, từ đó ổn định điện áp đầu ra.
• Cấu trúc Nửa Cầu (Half-Bridge Topology): IC này được thiết kế đặc biệt cho các bộ chuyển đổi kiểu nửa cầu, nơi hai công tắc bán dẫn (thường là MOSFET) được mắc nối tiếp qua nguồn điện, và điểm giữa của chúng kết nối với cuộn sơ cấp của biến áp. LM5035AMH tạo ra các tín hiệu điều khiển lệch pha cho hai công tắc này, đảm bảo hoạt động luân phiên và hiệu quả.
• Điều khiển Chế độ Điện áp (Voltage Mode Control): IC so sánh điện áp đầu ra (thông qua tín hiệu phản hồi) với một điện áp tham chiếu nội bộ. Dựa trên sai lệch này, nó điều chỉnh độ rộng xung PWM để giữ điện áp đầu ra ổn định.
• Bộ điều khiển cổng tích hợp (Integrated Gate Drivers): LM5035AMH tích hợp sẵn các mạch driver công suất cao cho cả MOSFET phía cao (high-side) và phía thấp (low-side). Điều này giúp đơn giản hóa thiết kế mạch và giảm số lượng linh kiện bên ngoài. Bộ driver phía cao có khả năng chịu điện áp lên đến 105V, phù hợp với các ứng dụng có điện áp đầu vào cao.

THÔNG SỐ KĨ THUẬT LM503AMH

CHỨC NĂNG CỦA LM5035AMH 

• Điều khiển chuyển mạch công suất: Tạo ra các xung PWM chính xác để điều khiển các MOSFET trong bộ chuyển đổi nửa cầu.
• Quản lý khởi động: Tích hợp bộ điều chỉnh khởi động điện áp cao (105V) và chức năng khởi động mềm (soft-start) để đảm bảo khởi động trơn tru, giảm thiểu dòng xung và stress lên linh kiện.
• Bảo vệ toàn diện: Cung cấp nhiều lớp bảo vệ như:
  • Khóa điện áp thấp (UVLO): Ngăn IC hoạt động khi điện áp cung cấp quá thấp.
  • Bảo vệ quá áp (OVP): Tắt IC khi điện áp đầu vào/đầu ra vượt quá ngưỡng an toàn.
  • Bảo vệ quá dòng chu kỳ-theo-chu kỳ (Cycle-by-Cycle Over-Current Protection): Hạn chế dòng điện tức thời trong mỗi chu kỳ.
  • Chế độ “Hiccup”: Khi xảy ra quá dòng kéo dài, IC sẽ tắt một khoảng thời gian rồi khởi động lại, lặp lại chu trình này (như nấc cụt) để giảm công suất tiêu thụ trung bình và ngăn ngừa hư hỏng.
  • Bảo vệ quá nhiệt (Thermal Shutdown): Tắt IC nếu nhiệt độ bên trong vượt quá giới hạn an toàn.
• Đồng bộ hóa tần số: Có thể lập trình tần số dao động (lên đến 2MHz) bằng điện trở hoặc đồng bộ hóa với xung clock bên ngoài.
• Điều khiển nắn dòng đồng bộ (Synchronous Rectifier Control): Cung cấp các tín hiệu điều khiển cho các MOSFET nắn dòng đồng bộ ở phía thứ cấp (nếu có), giúp cải thiện hiệu suất.

ỨNG DỤNG THỰC TẾ CỦA LM5035AMH HALF-BRIDGE PWM CONTROLLER

• Bộ nguồn DC-DC hiệu suất cao: Đặc biệt là trong các bộ chuyển đổi cách ly (isolated converters) kiểu nửa cầu.
• Bộ nguồn cho viễn thông: Cung cấp nguồn ổn định và hiệu quả cho các thiết bị mạng, trạm gốc.
• Bộ nguồn công nghiệp: Trong các hệ thống điều khiển, tự động hóa, thiết bị đo lường.
• Bộ nguồn cho máy chủ và thiết bị điện toán: Yêu cầu hiệu suất cao và độ tin cậy.
• Các ứng dụng yêu cầu chuyển đổi điện áp cao sang thấp (Step-Down).

LƯU Ý KHI SỬ DỤNG LM5035AMH

• Tham khảo Datasheet: Luôn luôn đọc và hiểu kỹ datasheet của Texas Instruments cho LM5035AMH để nắm vững tất cả các thông số điện áp, dòng điện, nhiệt độ, sơ đồ chân, ví dụ mạch ứng dụng và các khuyến nghị thiết kế.
• Thiết kế mạch Driver Gate: Mặc dù đã tích hợp driver, việc bố trí mạch và lựa chọn các linh kiện phụ trợ cho driver (như điện trở gate) vẫn rất quan trọng để tối ưu hóa tốc độ chuyển mạch và giảm tổn thất.
• Bố cục PCB: Bố cục mạch in (PCB layout) đóng vai trò cực kỳ quan trọng đối với các bộ nguồn công suất cao và tần số cao. Cần tối thiểu hóa các vòng lặp dòng điện (current loops), sử dụng các mặt phẳng đất (ground planes) rộng và đặt các tụ điện tách nhiễu gần IC.
• Tản nhiệt: LM5035AMH là một IC điều khiển công suất. Mặc dù không phải là thành phần tản nhiệt chính, việc tản nhiệt cho chính IC (đặc biệt là phiên bản PowerPAD™ package) và các MOSFET bên ngoài là cực kỳ quan trọng để đảm bảo hoạt động ổn định và tuổi thọ.
• Lập trình và Cấu hình: Hiểu rõ cách lập trình các thông số như tần số dao động, thời gian chết (dead-time), ngưỡng UVLO/OVP và các thông số bảo vệ khác thông qua các điện trở và tụ điện bên ngoài.
• Tính toán tổn thất: Phân tích và tính toán cẩn thận tổn thất trên tất cả các linh kiện (MOSFET, diode, cuộn cảm, tụ điện, và bản thân IC) để đảm bảo hiệu suất và nhiệt độ hoạt động trong giới hạn an toàn.
• Phản hồi và Vòng lặp điều khiển: Thiết kế mạch phản hồi và bù vòng lặp điều khiển (loop compensation) một cách chính xác để đảm bảo sự ổn định của điện áp đầu ra và đáp ứng tải động.
• Kiểm tra và Đo lường: Thực hiện các phép đo chính xác (sử dụng đầu dò điện áp cách ly nếu cần) để xác minh hoạt động của mạch, đặc biệt là các tín hiệu điện áp cao và dòng điện.

KÍCH THƯỚC LM503AMH

Xem thêm các IC OPTO khác tại đây 

DATASHEET LM503AMH: