Понижающие DC-DC преобразователи: принципы работы и уникальные решения TAEJIN Technology

Одним из существенных преимуществ рыночной экономики является то, что у потребителей есть выбор, и в случае тех или иных обстоятельств свято место поставщика нужного товара уж точно пусто не окажется. Данная статья представляет читателям компанию TAEJIN Technology из Южной Кореи (ее продукция известна под торговой маркой HTC Korea), которая может решить одну из текущих проблем с поставками популярных неизолированных понижающих DC/DC-преобразователей.

В настоящее время на рынке компонентов для радиоэлектроники (РЭА) складывается ситуация, не очень приятная для разработчиков и особенно для изготовителей. Часть компаний, которым принадлежала большая доля рынка электронных компонентов, начала отказываться от услуг дистрибьюторов. Такие компании в поисках путей повышения прибыли задались вопросом: а за что дистрибьюторы получают свою долю? У компании есть хороший корпоративный портал, где зарегистрировано множество инженеров. Отлажена логистика в любую точку мира. Почему бы не поставлять компоненты заказчикам напрямую? Причем дистрибьюторов сокращают такие компании, как Analog Devices, Texas Instruments, а следом и другие крупнейшие производители. И хотя так происходит во всем мире, эта тенденция с учетом все более расширяющихся санкций, которые превращаются в постоянную практику, может особенно больно ударить именно по России. Хотя она уже несколько лет пытается решать вопросы импортозамещения, но ведь все не заменишь - для этого нужно оборудование, технологии, знания и опыт. Конечно, лучше было бы не изобретать давно известные велосипеды и пользоваться преимуществами рынка и глобализации, выпускать конечные уникальные продукты, а не копировать радиоэлементы.

Возьмем совсем свежий пример: недавно компания Texas Instruments (TI) лишила полномочий обоих российских дистрибьюторов. Вместо указания о поставщиках на сайте компании вы сейчас увидите полное энтузиазма сообщение о смене ее политики, основная суть которого для российских заказчиков заключается в следующем, цитируем в переводе:
«У покупателей останутся следующие варианты сотрудничества с TI:

• напрямую с TI;
• через Arrow - официального дистрибьютора TI во всех регионах, кроме Японии;
• клиенты, которые предпочитают приобретать продукцию TI онлайн, чтобы она была отправлена незамедлительно, могут продолжать пользоваться магазином TI или воспользоваться DigiKey или Mouser».

И все это с припиской: «Мы ценим каждого клиента и совершенствуем процесс сотрудничества, чтобы предложить вам более качественные услуги». Звучит красиво, особенно про «мы ценим», но это чем-то напоминает советский фольклор: «У нас вчера от имени народа опять подорожала колбаса». Как нужно поступать, чтобы всегда были в наличии различные электронные компаненты - использовать реплики, что прозвучит для некоторых удивительно.

В применении реплик нет ничего ужасного, как считает часть разработчиков, — это, как правило, не замена «Мерседеса» на «Запорожец». Популярные радиоэлементы уже давно имеют по несколько изготовителей, и об этом никто особо не задумывается, а часть старых компаний поменяла владельцев, и от них остались только торговые марки и воспоминания. Например, известная Linear Technology уже является Analog Devices, а National Semiconductor и Burr-Brown Corporation — уже давно Texas Instruments. Что касается продукции, то, например, популярные DC/DC-преобразователи LM2576 изготавливают как минимум десять компаний.

Официальные реплики многих компонентов РЭА часто ничем и ни в чем не уступают оригиналу, а иногда и превосходят его, так как могут выпускаться на более современном оборудовании, с использованием более современных технологий и собственных ноу-хау. Разумеется, это не должна быть продукция безызвестных компаний, без сертификатов качества и гарантий.

Одна из таких компаний, которая поможет вам решить вопросы поставки популярных DC/DC-преобразователей, - TAEJIN Technology Co., Ltd из Южной Кореи, чья продукция известна под торговой маркой HTC Korea. Компания TAEJIN Technology относительно новой игрок на российском рынке, но ее продукцию вы сможете приобретать по привычной и удобной схеме, и в конечном итоге она обойдется дешевле.

О компании TAEJIN Technology

Поскольку компания TAEJIN Technology относительно новая и не так хорошо известна производителям РЭА в России, давайте познакомимся с ней поближе.
TAEJIN Technology Co., Ltd была основана в 2000 году и тогда же начала производство микросхем стабилизаторов напряжения под торговой маркой HTC Korea, созданной компанией, чтобы удовлетворить спрос клиентов, используя высоко диверсифицированные технологии, исследования и разработки. Марка HTC Korea хорошо известна своими высококачественными продуктами на азиатском рынке и ориентирована на три основных сектора: связь, товары широкого потребления и компьютерная техника. Кроме линейных стабилизаторов с малым и сверхмалым собственным падением напряжения (LDO и ULDO), в портфеле компании имеются понижающие и повышающие неизолированные DC-DC-преобразователи напряжения со стабилизацией, операционные усилители и компараторы, интерфейсы, в том числе и автомобильной периферии. Вся продукция TAEJIN Technology гарантирует полное соответствие указанным в спецификациях техническим характеристикам и надежность и отвечает требованиям директив RoHS.

Компания TAEJIN Technology действует согласно политике качества, подтвержденной южнокорейским стандартом ISO 9001 (аутентификация системы качества проведена в декабре 2002 года), соблюдает корпоративную этику, нацеленную на нужды клиента, и экологическую ответственность. Все продукты под торговой маркой HTC Korea производятся в соответствии с системой, сертифицированной по ISO14001 (аутентификация проведена в ноябре 2007 года) - международному стандарту, содержащему требования к системе экологического управления, по которым проходит сертификация.

В сентябре 2006 года компания получила номинацию «Компания специализированных компонентов и материалов» от Министерства торговли, промышленности и энергетики Кореи, а в 2008 году определена как «Компания высоких технологий» Министерством науки и технологий Кореи. На часть своих продуктов компания имеет зарегистрированный патенты Южной Кореи, а также ряд международных патентов. Из последних достижений следует отметить сертификацию продукции компании в июле 2017 года по требованиям стандарта AEC-Q100 (интегральные микросхемы для автомобильной промышленности). Соответствие требованиям AEC-Q100 свидетельствует о высокой надежности компонента.

Оригинальный слоган компании гласит: «Let us regulate it!» (буквально: «Позвольте нам стабилизировать!») - это намек на стабилизаторы напряжения как на основную продукцию компании. Хотя компания не имеет своего производства и пользуется услугами таких изготовителей, как Nuvoton и Dongbu HiTek, это не помешало ей заработать репутацию надежного производителя и стать одним из поставщиков китайского отделения Arrow Electronics. Клиентами TAEJIN являются такие знаменитые марки, как LG, Hyndai, Oki, Panasonic, Sanyo и Samsung.

Компания TAEJIN Technology продвигает свои продукты HTC Korea в сотрудничестве с мировыми партнерами по продажам в Китае, Японии, Гонконге, Сингапуре, Тайване и Индии. Цель компании - расширять рынки сбыта своих продуктов управления питанием и продолжить продвижение в полупроводниковой индустрии.
Что касается качества продукции компании TAEJIN Technology, то оно гарантируется циклом производства продуктов (рис. 1).

Рис.1. Цикл производства продуктов TAEJIN Technology

Рис.2. Сферы использования продукции TAEJIN Technology

Поскольку ассортимент изделий компании TAEJIN Technology достаточно велик, остановимся на интересующей нас теме - контроллерах популярных неизолированных понижающих DC-DC-преобразователей с функцией стабилизации напряжения. Общее представление о коммерчески доступной на текущий момент номенклатуре микросхем для импульсных DC-DC-преобразователей компании TAEJIN Technology дает нам рис. 3-4, а номенклатура микросхем для разработки и изготовления понижающих преобразователей представлена в таблице 1. Доступные для интересующих нас DC-DC-преобразователей корпуса показаны на рис. 5.

Рис.3. Линейные стабилизаторы TAEJIN Technology

Рис.4. Импульсные стабилизаторы TAEJIN Technology

Рис.5. Корпуса контроллеров понижающих DC-DC преобразователей, используемые компанией TAEJIN Technology для своей продукции

Таблица 1. Понижающие DC-DC преобразователи с функцией стабилизации напряжения компании TAEJIN Technology

Примечания
1. Микросхема находится в стадии разработки.
2. Настраиваемое внешними резисторами выходное напряжение.

Давайте теперь внимательно посмотрим на таблицу 1: что мы там видим? Правильно, большинство продуктов — это реплики, чего компания TAEJIN Technology не скрывает. Особенность политики и производства компании TAEJIN Technology в этом направлении состоит в том, что ее компоненты — реплики изделий, например, упомянутой в начале статьи компании Texas Instruments (TI), решившей сэкономить на дистрибьюторах, выпускаются легально на том же предприятии, что и для компании TI. В связи с этим большинство изготавливаемых микросхем контроллеров преобразователей являются даже не заменяемым репликами, а полными аналогами продуктов TI. При этом, несмотря на одинаковые характеристики и качество, в связи со сложившейся спецификой азиатского производства компоненты TAEJIN Technology выигрывают в цене.

В таблице 2 приведены примеры полных и частичных реплик продукции TAEJIN Technology нескольких, взятых для примера известных производителей. Здесь черным цветом показаны полные аналоги, синим — аналоги с одинаковой конфигурацией контактов (совместимые pin-to-pin), но разными характеристиками, а зеленым — с той же функцией, но другой конфигурацией контактов или существенным отличием по характеристикам.

Таблица 2. Примеры взаимозаменяемости понижающих DC-DC преобразователей с функцией стабилизации напряжения компании TAEJIN Technology с продукцией других компаний

Одно из качеств, отличающих квалифицированного инженера-разработчика, — здоровое недоверие, особенно к рекламе и типовым характеристикам, поэтому давайте для примера проведем краткое сравнение микросхем контроллеров, которые компания TAEJIN Technology позиционирует как полное соответствие. Выберем для этого популярную микросхему LM2576. Итак, обратимся к спецификациям: продукт от TI представлен последней спецификаций, а его заявленный компанией TAEJIN Technology аналог под маркой HCT.

Первое, что мы видим: LM2576 от TI предлагается в двух корпусах TO-220 (5) и DDPAK/TO-263 (5), а от HTC в четырех — SOP8-PP, TO-263-5L, TO-220-5L и TO-220V-5L, и среди них мы имеем полные конструктивные аналоги контроллера от TI, совместимые по выводам установке на печатную плату, а значит, переделывать ее не придется. Доступные напряжения 3,3; 5; 12; 15 В и версия с произвольной установкой выходного напряжения в пределах 1,23–37 В (57 В для версии HV, доступна только от TI), с максимальным отклонением по изменению входного напряжения и условиям нагрузки, равным ±4% доступны от обоих изготовителей. Перейдем к максимально допустимым параметрам. Здесь для версии LM2576HV от TI максимальное входное напряжение V_IN = 63 В, тогда как под маркой HCT такой версии нет и для всех доступных версий V_IN = 45 В. Тем не менее остальные характеристики и устойчивость к электростатическому разряду (2000 В) совпадают. Что касается максимального рабочего напряжения контроллеров, то здесь мы опять имеет различие: версия LM2576HV от TI работает от 60 В, по остальным имеем полное совпадение. Поскольку тепловые сопротивления в спецификациях даны для разных условий, этот вопрос потребует уточнения. По остальным рабочим характеристикам, включая КПД, можно сказать, что различий практически нет.

Если говорить о внутренней схеме, то компания TAEJIN Technology представила ее в более наглядном виде, выделив, например, защиту по току Current Limit (рис. 6), однако вызывает удивление характеристика ключа 1.0 Amp Switch, указанная TAEJIN Technology. По всей вероятности, это ошибка, так как типовое значение данного параметра в спецификации составляет 5,8 А. Причем приведенные рекомендуемые типовые схемы включения полностью совпадают (рис. 7). Для вариантов с произвольным выбором входного напряжения (поскольку опорное напряжение одинаково), формула для расчета и условия выбора внешнего резистивного делителя совпадают, а частотная коррекция не требуется.

Рис.6. Блок-схемы контроллера LM2576

Рис.7. Типовая схема включения контроллера LM2576, приведенная компанией TAEJIN Technology и соответствующая рекомендациям компании Texas Instruments

Итак, какой же напрашивается вывод? Конечно, это не близнецы, но можно считать, что такая замена вполне приемлема и допустима, однако требуется уточнение тепловых характеристик. Безусловно, рассмотрение одной позиции не показатель, но, тем не менее, это позволяет сделать выводы, что в любом случае нужен внимательный подход, как говорится, глаз да глаз.

Помимо реплик и аналогов известных микросхем, компания TAEJIN Technology создает и собственные решения благодаря имеющимся в ее составе исследовательским подразделениям. Примером собственной микросхемы контроллера, интересующего нас в рамках данной статьи, может служить находящийся в разработке понижающий преобразователь LM96LK малой мощности с входным напряжением до 100 В. Информация по этой микросхеме пока не представлена, но такой продукт, несомненно, будет востребован на рынке.

Изучая номенклатуру понижающих DC/DC-преобразователей компании TAEJIN Technology, обратите внимание на микросхему с необычно низкой рабочей частотой преобразования — 52 кГц. Это не что-то, отдающее нафталином, хотя оригинальные микросхемы были разработаны уже довольно давно, а решения на их основе не будут оптимальными с точки зрения габаритов, так как требуют довольно солидных по номиналу и размерам входных и выходных конденсаторов, а также внушительного силового дросселя. Однако подобные решения выигрывают с точки зрения электромагнитной совместимости (ЭМС), и поскольку большинство стандартов на соответствие требованиям ЭМС коммерческого оборудования предусматривает измерения, выполненные в диапазоне частот 150 кГц — 30 МГц, то до частоты 150 кГц, от которой начинается сертификация продукции по кондуктивным электромагнитным помехам (ЭМП), доходит только их третья гармоника, а до частоты 30 МГц, от которой начинается проверка на излучаемые ЭМП, — 577-я!

Заключение

Конечно, можно все делать самому — искать оптимальных с точки зрения цены/качества изготовителей, организовывать от них прямую доставку, растаможивать каждый привезенный радиокомпонент, переплачивать при заказах по каталогам или отдать решение подобных проблем (но не подбора цены) и логистику специализирующейся в этом отечественной компании. Можно долго и нудно заниматься импортозамещением всего и вся, или, как это практиковали в СССР, просто брать и нелегально, с потерей качества из-за незнания всех ноу-хау, копировать и пытаться повторять западные компоненты (практически вся наша элементная база была «не наша»), сообщая о «новых достижениях, не имеющих мировых аналогов», что часто является абсолютной правдой. Помнится, в 1980-х в одном тогда еще ленинградском НИИ, висел плакат «Наша микроминиатюрная аппаратура — самая большая микроминиатюрная аппаратура в мире!». В этом смысле таких «аналогов» точно ни у кого в мире не было. Так, может, лучше не наступать на те же грабли, а воспользоваться преимуществами рынка?

Что касается рассмотренных в рамках статьи компонентов, давайте дадим возможность решать проблемы понижения и стабилизации напряжения профессионалам, которые не только сами нам это предлагают «Let us regulate it!», но и полностью отвечают за соответствие технических характеристик, качество и надежность своих продуктов, в полной мере соответствующих их брендовым аналогам, раз эти бренды изменили политику поставок.

К числу лучших компаний-производителей полупроводников принадлежит и компания TAEJIN Technology, которая является южнокорейским научно-исследовательским центром по проектированию микросхем и выступает на рынке как HTC Korean. Продукция компании TAEJIN Technology распространяется по всему миру через дистрибьюторов с самым высоким рейтингом, а ее продукты высоко ценятся на азиатском рынке, о чем говорит перечень ее клиентов. Деятельность компании ориентирована в основном на три сектора, такие как коммуникация, потребительская и компьютерная электроника.

В интересующем нас сегменте компания предлагает своим клиентам качественные и в то же время дешевые аналоги микросхем контроллеров понижающих DC/DC-преобразователей столь именитых производителей, как Texas Instruments, ON Semiconductor, STMicroelectronics, Microchip, ROHM. А кроме этого еще целый ряд продуктов, в том числе собственной разработки. Система качества компании подтверждена корейским стандартом ISO 9001. Все продукты под маркой HTC Korea производятся в соответствии с системой, сертифицированной по ISO14001, и имеют все предпосылки быть более широко представленными на российском рынке.