Versátil generador de tono de timbre encuentra usos en controladores de motor y amplificadores

El LT1684 fue diseñado específicamente para equipos telefónicos OEM. Su función es hacer de interfaz entre la lógica de control digital y la línea telefónica analógica de alto voltaje. Cuando se utiliza en el diseño de un sistema telefónico, el LT1684 permite que el software controle la frecuencia, el voltaje y la cadencia de la señal de timbre. Debido a las similitudes de aplicación con los sistemas telefónicos, el chip de tono de timbre LT1684 se encuentra en casa en unidades de motor, altavoces amplificados de entrada digital, sistemas de alarma y sistemas UPS de onda sinusoidal.

El LT1684 proporciona el conjunto de herramientas para implementar fácilmente una señal digital modulada por ancho de pulso (PWM) en un convertidor de voltaje acoplado a CC (a altas corrientes), mientras proporciona aislamiento, filtrado de frecuencia de conmutación y protección de salida. La Figura 1 es un diagrama a nivel de sistema del LT1684 en acción. Al controlar un par de MOSFET externos, el LT1684 utiliza su solidez inherente al mismo tiempo que proporciona control del voltaje y la corriente de salida. En su circuito de aplicación de telecomunicaciones, el LT1684 proporciona hasta ±240 V de salida suave y limpia con hasta 200 mA de corriente de salida. Se obtienen voltajes de salida más altos al codificar los MOSFET en casco, mientras que las corrientes más altas se logran fácilmente usando el chip generador de polarización automática MOSFET LT1166 como compañero.

Figura 1. El LT1684 utiliza modulación de ancho de pulso diferencial para proporcionar aislamiento para soluciones de alimentación analógica controladas digitalmente.

La Figura 2 es el esquema del LT1684 que implementa un convertidor de PWM digital a teléfono que suena. Esto es algo así como un convertidor D/A de alta potencia, alto voltaje, aislado y filtrado de salida. Al igual que su contraparte DAC, el LT1684 tiene una referencia de precisión, interruptores y un amplificador de salida. A diferencia de su contraparte DAC, incluye filtrado de ondulación posterior a la conversión, aislamiento y una salida robusta de alto voltaje.

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Figura 2. Aplicación típica de convertidor de PWM digital a teléfono que suena LT1684.

Además del aislamiento, el filtrado y la amplificación, el LT1684 proporciona control de polarización de puerta y protección de voltaje de puerta para los dos MOSFET externos. Proporcionar tal plétora de funciones desde un solo IC monolítico requiere el uso de un circuito algo complicado. Se llega a este circuito aplicando una transformación de circuito a un circuito de filtro simple. Esta transformación se realiza en el circuito básico de filtro de retroalimentación múltiple (MFB) de paso bajo de segundo orden y termina pareciéndose al filtro/amplificador que se muestra en la Figura 3. Los componentes del filtro/amplificador en la Figura 2 son R3–R5 y C3 y C4. Mirando hacia atrás a través de la transformación del circuito, estos componentes, de hecho, forman el filtro MFB de segundo orden que se muestra en la Figura 3. Los valores elegidos para estos componentes en la Figura 2 implementan un filtro de paso bajo Butterworth MFB de segundo orden con una frecuencia de corte de 100 Hz y un DC ganancia de 100. Se eligieron para proporcionar ±80 V de oscilación de salida con factores de trabajo de PWM de 10 % a 90 %, mientras se filtra la ondulación de PWM de 10 kHz para cumplir con las especificaciones del teléfono.

Figura 3. El filtro MFB de paso bajo de segundo orden básico, implementado por el LT1684.

El LT1684, utilizado como se muestra en la Figura 1, emite una señal de timbre que cumple con la especificación de Belcore. Esto significa que podemos llamar a un teléfono a 22,000 pies de distancia. El LT1684 encaja en otro rol, donde 22,000 pies de separación sería un buen mínimo. Esta es la aplicación del LT1684 en el amplificador de potencia escalable, como se detalla en la Figura 4. Este amplificador se puede usar para impulsar motores, simular la compañía eléctrica en sistemas UPS de onda sinusoidal y operar controladores de audio grandes. Debido a su naturaleza escalable, este diseño se puede utilizar en cualquier nivel de potencia. El circuito de la Figura 4 se muestra implementando un convertidor de bits a decibelios de 5000 W. Cuando este convertidor se implementa con los controladores y gabinetes de audio apropiados, el nivel de presión de sonido de salida puede ser significativo, tan significativo, de hecho, que el autor sugiere darle un amplio margen de al menos 22,000 pies.

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Figura 4. Convertidor de PWM a analógico de 5kW.

El sistema de amplificación escalable que se detalla en la Figura 4 se puede controlar con entradas analógicas y al mismo tiempo mantener un aislamiento total. Dicho sistema se detalla en la Figura 5, donde la entrada analógica se filtra (para evitar fallas) y se convierte a PWM. La Figura 5 continúa mostrando el uso de un controlador diferencial RS485 para controlar una línea de par trenzado. El extremo del receptor de la línea de par trenzado se termina con una resistencia y se coloca a través de la barrera de aislamiento. Esto proporciona muy buena protección ESD en ambos extremos de la línea.

Figura 5. Un amplificador de entrada analógica aislado y remoto que utiliza un controlador RS485 robusto y una línea de par trenzado terminada.

El LT1684 es útil en una amplia variedad de aplicaciones. El LT1684 es una solución altamente integrada para usar en cualquier sistema que requiera control digital de alto voltaje de salida o alta potencia de salida.

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