Vícefázový synchronně usměrněný snižovací měnič se nejčastěji používá v základních deskách PC (motherboardech).
Slouží ke snižování napětí zdroje ze ATX (většinou 12V, někdy 5V) na nižší napětí (obvykle jen cca 1-2V)
pro napájení jádra procesoru CPU. Procesory totiž vyžadují velmi malé napětí při vysokém proudu, cca desítky Ampér.
Měnič funguje jako snižovač, který má svůj výkon rozdělený do několika samostatných výkonových obvodů,
pracujících s fázovým posuvem. V článku o měničích je to topologie L).
Obvyklé diody jsou nahrazeny MOSFETy, které slouží jako synchronní usměrňovač a tím snižují ztráty (úbytek
v sepnutém stavu je o hodně menší než úbytek schottkyho diody). Fázový posuv jednotlivých fází měniče
umožní snadnější filtraci.
Měnič je obvykle řízen obvodem HIP6301, který umožňuje řídit 2, 3 nebo 4 fáze s fázovým posuvem
180, 120 nebo 90°. Zajišťuje pulzně šířkovou modulaci PWM, vyrovnávání proudu mezi kanály a
ochranu proti přetížení. Pracovní fázová frekvence může být 50kHz až 1,5MHz. Frekvence výstupního
zvlnění se násobí počtem kanálů. Napájí se z 5V. Někdy se setkáme také s jeho obdobou HIP6302, který
pracuje pouze se dvěma fázemi. K buzení jednotlivých polomůstků slouží obvody HIP6601 nebo HIP6603 (případně jejich dvojité
obdoby HIP6602 a HIP6604). Tyto obvody umožňují buzení horního a dolního MOSFETu a pracují s napětím 10-15V.
Obsahují ochranu proti současnému otevření obou MOSFETů současně a tvrdému spínání. Princip jejich činnosti se trochu podobá
obvodům IR2101-2104 a nebo výstupní části IR2153, ale vstupní napětí je jen do 15V.
Pokusil jsem se zapojit tento měnič v dvoufázovém provedení a také jsem zkusil využít třífázový měnič přímo na základní desce.
Oba pokusy ze zdařily :).
Na pokusnou desku jsem úspěšně sestavil jednofázový (jedna fáze nezapojená) a pak dvoufázový měnič.
Každá fáze bez problému dá cca 10A, tedy dohromady 20A trvale. Použil jsem MOSFETy FDB6670AL s vodivým odporem 5mR.
Většinu součástek jsem získal z vadných základních desek. Na schématu je zapojení měniče se dvěma fázemi.
Obvod HIP630x má digitálně přepínatelné referenční napětí pomocí 5ti digitálních vstupů (celkem 31 různých hodnot) od 1,100V do 1,850V.
Je určen pro provoz bez odporového děliče, takže výstupní napětí měniče je přímo porovnáváno s referencí.
Pokud se použije napěťový dělič, lze nastavit i vyšší výstupní napětí. Max. střída je 75%, takže s 12V to teoreticky je až 9V.
Aby byl rozsah regulace co největší, nastavil jsem referenční napětí na 1,1V (nejnižší hodnota). To je dosaženo kombinací:
vstup 5 uzemněný a vstupy 1-4 volně (přes vnitřní odpory jsou spojeny s 5V).
Odpor R1 určuje výstupní napětí. R3 určuje frekvenci. S hodnotou 220k měnič běží na 130kHz.
Na základových deskách měniče běží na dosti velkých frekvencích, většinou 150-350kHz.
Odpory R4 určují práh nadproudové ochrany. Ochrana se vypne, když těmito odpory teče více jak 82,5uA.
Ke snímání proudu je využit úbytek dolních MOSFETů (T2). Nevyužité výstupy fází 3 a 4 (vývody 13 a 18) je nutno vyřadit připojením na
5V. Obvod 7805 poskytující napětí 5V je možno nahradit i kombinací zenerovy diody a odporu.
Také jsem zkoušel zprovoznit třífázový měnič přímo na jedné základní
desce. Po úpravě desky se měnič dal použít samostatně. Napětí 5V pro HIP6301 jsem získal pomocí 7805, aby k napájení stačil pouze zdroj 12V.
Měnič byl schopen během testování dávat krátkodobě cca 60A (viz video níže). Napětí 1,1V se nastaví spojením vývodu 5 se zemí a odpojením vývodů
1-4. Pokud chcete vytvořit regulovatelný měnič, je nutno odpojit a uzemnit vývod 10 (vyřadí se tím přepěťová ochrana, která by jinak vypínala
při 110% jmenovité hodnoty). Potom se na vstup OZ (vývod 7) zapojí napěťový dělič, který bude určovat regulované napětí.
Původně tu byl pouze jeden odpor vedoucí na výstup měniče.
Dolní odpor děliče je vhodné zvolit 2k2 (proud děličem 0,5mA). Horní odpor R1 (v ohmech) určíte výpočtem:
R = (Uvýst - 1,1) . 2000
Odpor lze nahradit i potenciometrem. K potenciometru je vhodné dát sériový odpor. Pracovní frekvence měniče na upravované desce je
186kHz (R3 = 150k). Frekvence zvlnění tedy je 558kHz. Výstupní napětí by nemělo překročit maximální napětí výstupních elektrolytů,
což bývá 6,3V. Pokud potřebujete vyšší napětí, vyměňte je. Výstupní napětí je ale také omezeno střídou 75%, nemůže tedy
přesáhnout 75% vstupního napětí. Využití měniče je na vás :).
