Wat u zoekt, wordt een offline stroomvoorziening genoemd. Een snelle zoekopdracht onthult de Fairchild Semi FSAR001. Inzetten van 80 - 240 Vac levert 5Vdc op bij 35 mA max.

Er zijn er nog veel meer.

• het is NIET-geïsoleerd !!! wat betekent dat dit geen ontwerp is om in apparaten te stoppen die mensen zullen hanteren - Volledige stop.

Laat me herhalen dat dit een dodelijk circuit is, maar volkomen redelijk om te gebruiken onder de juiste omstandigheden.

Hier is een fragment van pagina 2 van de datasheet.

Dit antwoord beantwoordt niet aan uw vraag over een chipontwerp. Dat kan ik beantwoorden, maar ik hoop dat het echte probleem met deze aanwijzing en richting is opgelost.

Je hoeft niet aan de natuurkunde te ontsnappen. Je hebt een "muurwrat" nodig. Ofwel krijg je een muurwrat als verpakt product of je implementeert het zelf op je printplaat.

Dit is waarom uw vraag niet haalbaar is:

Een muurwrat ...

• voert rectificatie uit (zet bipolaire wisselstroom om in unipolaire wisselstroom)
• gevolgd door filtratie (omzetten van unipolaire wisselstroom naar een benadering van gelijkstroom)

Dit zijn de basisstappen om van wisselstroom naar gelijkstroom te komen . Elke alternatieve benadering omvat deze stappen in een of andere vorm. U kunt veel kleinere (lager uitgangsvermogen) eenheden krijgen als dat beter aan uw behoeften zou voldoen. Je kunt ze ook krijgen als PCB-modules (google voor "open-frame" voeding) in plaats van verpakte producten.

Bijvoorbeeld deze.

Het FSAR001-circuit dat door rawbrawb wordt voorgesteld, is een slim circuit dat beter doet wat je wilt dan bijna elk ander circuit als het goed is ontworpen. Maar het kan erg onbetrouwbaar zijn als het slecht is ontworpen. Dit komt doordat transiënten of onbedoelde signalen de ingang-naar-uitgangsschakelaar kunnen inschakelen als dat niet zou moeten zijn. De netspanning wordt dan rechtstreeks op de uitgang aangesloten. Dit is meestal 'een slecht idee' [tm].

De efficiëntie van het FSAR001-circuit zal hoog zijn als we de efficiëntie beschouwen als
(Vin x Iin) / (Vout x Iout). MAAR de arbeidsfactor is slecht - wat vaak niet uitmaakt. dwz het trekt al zijn vermogen wanneer de netspanning laag is en helemaal geen wanneer het voltage hoog is, dus de golfvorm is ERG vervormd in vergelijking met een sinusoïde. Regelgevende autoriteiten zijn in toenemende mate ontevreden over dergelijke systemen MAAR wanneer de vermogensniveaus erg laag zijn (zoals hier), kan dit als acceptabel worden beschouwd.

Het werkt door een schakelaar aan te zetten als Vin_mains laag is en ~ - Vout, en uit te schakelen als Vin_mains >> Vout. Als uw IC-proces de piekspanning van het lichtnet kan weerstaan, kunt u dit in uw IC inbouwen. Als dit niet het geval is, kunt u het toevoegen met behulp van een hoogspanningsschakelaar (bipolaire transistor enz.) Plus een laagspannings-IC. Dit is een heel slim circuit en ook gemakkelijk onbetrouwbaar als het slecht is ontworpen. Het zal doen wat je wilt als het goed is ontworpen.

Een ontwerp dat klein kan zijn en dat potentieel veiliger is, is om het lichtnet te herstellen en vervolgens een zeer hoogfrequente oscillator te gebruiken om energie over te brengen via een magnetische kern. Hoe hoger de frequentie, hoe kleiner de kern. Sommige moderne converters werken in het bereik van 1 MhZ - 10 Mhz om de grootte laag te krijgen. Met de nodige voorzichtigheid zijn zelfs hogere frequenties mogelijk.

Een recente benadering is om RF op extreem hoge frequenties te genereren - in sommige gevallen 1 GHz +, en om zeer kleine condensatoren te gebruiken als energiekoppelingsinrichtingen. Dit kan resulteren in extreem kleine systemen, maar de complexiteit is hoger.

Korea? Een bezoek daar zou interessant zijn ... :-).

Om nu de "chip-ontwerp" -kant van de vraag te beantwoorden. Dit antwoord kan noodzakelijkerwijs niet alle details omvatten. Je zult zelf individuele gebieden moeten onderzoeken, die ik hoop te voorzien in de tekst.

De eerste stap die je moet doen, is een proces vinden dat de hoge spanningen aankan die Er zijn grenzen aan de materialen die hier worden gebruikt die schalen met elektrische veldsterkte. Er zijn Si-processen die variëren van 1000 V tot 1 V, dus we nemen aan dat je een Si-proces (bipolair, BiCMOS of CMOS) vindt dat de spanning aankan.

Je lijkt gefixeerd op 65 nm procestechnologie. Als u een ruwe berekening uitvoert en 1V-werking veronderstelt, om dit ontwerp te schalen om 600 V aan te kunnen, hebt u een procesknooppunt van 39.000 nm = 39um nodig. En dat is ter ondersteuning van het laterale e-veld van Source tot Drain. Dat is op zich al een grote aanwijzing dat dit proces niet zou worden gebruikt. In feite gebruiken procesknooppunten met een hoger voltage iets andere apparaten, zoals DMOS. De offline controllerchip is hoogstwaarschijnlijk gemaakt in een 1 of een 2 of een 3 um-proces en kan in feite SOI zijn.

Het hoogste voltage, het kleinste procesknooppunt dat ik ken, is ~ 50V op 0.18u CMOS-proces, - automotive gekwalificeerd. Er kunnen daarbuiten nog meer zijn. Kijk om je heen. Aangezien je in Korea bent, kijk naar Magnachip en Dongbu Hightech. als fabs.

Ervan uitgaande dat je nu een proces hebt gekozen dat de spanning aankan en het 65 nm-procesknooppunt allang uit je gedachten is verdwenen. Je bent nu een held omdat de NRE voor het proces is gestegen van $ 1M (65 nm-knooppunt) naar misschien $ 60K (3u-knooppunt).

Kunnen we inductoren op een chip plaatsen? Absoluut. maar ze zijn ENORM en erg moeilijk te maken op een manier die een goede opbrengst oplevert. RF-jongens gebruiken ze voor tankcircuits en filters. Maar het ding om te onthouden is dat de inductorafmetingen die in RF-circuits worden gebruikt, ongeveer 1 / 1.000.000 zijn van de inductantie die u nodig hebt om een ​​goede SMPS-convertor te maken. En NEE, je kunt geen materiaal met een hoge permittviteit neerleggen om de inductie te verhogen, je zit vast met SiO2 en zijn verschillende variaties. Dus POWER-inductoren zijn nu ook buiten de vergelijking.

Vervolgens, condensatoren. Gebaseerd op een bekend procesknooppunt - 180 nm, ondersteunt 1,8 volt en heeft 8,8 fF per um ^ 2 capaciteit. Laten we dit opschalen naar 600 V door de poortoxidedikte te vergroten. => 60um dik poortoxide om scheuren te voorkomen. (E-veld blijft hetzelfde). Capaciteit is 1/333 => 26,4 aF / um ^ 2. Voor 10 uF heb je 3.8e11 vierkante um nodig om die capaciteit te krijgen. => 0,4 ​​m ^ 2 merk op dat het een dobbelsteen is die ongeveer 0,6 m X 0,6 m aan een kant is. Ik denk dat de kosten dan een probleem worden. Die offchip-condensator begint er nu heel redelijk uit te zien.

Nu zijn alle ontwerpbeperkingen aanwezig. Gebruikmakend van een oud procesknooppunt met hoge spanning, zonder toegang tot inductoren of condensatoren op de chip. Maar het is niet duur! En je krijgt de juiste analoge transistors versus de digitale die je zou krijgen in het 65nm-proces.

De enige oplossing die ik kan bedenken, aangezien je geen condensatoren van de chip kunt gebruiken, is om een ​​dubbelfasige gelijkrichter te bouwen en ALLEEN de schakeling te laten werken als de ingangsspanning boven de drempel van 3 V ligt. Laat het circuit afsluiten tijdens de nuldoorgang van de AC-golfvorm. Op die manier heb je de "grote" hold-condensatoren niet nodig. Zodra de AC-golfvorm zich boven het bereik van 3V rond nuldoorgang bevindt, hebt u voldoende vermogen. U kunt veel kleinere filter- en oplaadcondensatoren op de bias-circuits plaatsen (die niet veel stroom verbruiken) om het werkpunt van het circuit vast te houden tijdens de wisselende stroomtoevoer. En u kunt het vermogen verminderen. Je zou in staat moeten zijn om een ​​goed bandkloofcircuit te krijgen dat werkt op minder dan 1 uA, dus dat betekent veel kleinere condensatoren. Maar het betekent dat u alleen kunt communiceren tijdens de "hoge" fase van de wisselspanning.

Geïsoleerde vermogensverlaging en rectificatie van de netspanningslijn, evenals stroom-, analoge en digitale blokken op een enkele chip zijn mogelijk, en worden gedaan door ten minste een aantal fabrikanten, waarbij Analog Devices in dit opzicht opmerkelijk is .

Analoge apparaten isoPower iCoupler -apparaten bereiken 5 kV isolatie, met werking op één voedingsbron , via hun in-chip microtransformatortechnologie . Hoewel hun huidige isoPower-portfolio blijkbaar geen microcontroller of temperatuursensor-apparaten biedt, zou het bewijs van technologieconcept moeten dienen om een ​​chipontwerper in de goede richting te wijzen.

Het artikel waarnaar hierboven wordt verwezen, geeft details over isolatiegeometrieën, openingen en materiaalparameters voor hun ontwerpen.

Enkele opvallende punten uit het artikel:

• De microtransformatoren zijn gebouwd op een CMOS-substraat en een 20 µm dikke polyimidelaag tussen de primaire en secundaire zorgt voor HV-isolatie tot 5 kV.
• Rectificatie van de secundair wordt bereikt door middel van geïntegreerde Schottky-diodes
• Een lineaire regelaar op de secundaire regelt het uitgangsvermogen, waardoor de apparaten gereguleerd vermogen kunnen afgeven om extra componenten op logisch niveau te leveren.

Kortom, de isoPower-lijn is bijna een ideale match voor het vermogensaspect van de vereisten die in de vraag worden vermeld.

Zodra het geïsoleerde gereguleerde vermogen met één chip is bereikt, kunnen de temperatuurdetectie- en weergavefuncties worden aangepakt als een meer conventioneel chipontwerp / MEMS-probleem.

In wezen - nee. Op silicium vindt u een paar off-line voedingen, maar ze worden gevormd op basis van niet-standaard processen die specifiek zijn afgestemd op hoogspanningstransistors, en niet geschikt voor microcontrollers of algemene analoge circuits. Als chipontwerper heeft u geen toegang tot deze processen tenzij u met een gespecialiseerde fabrikant praat - International Rectifier, Ixys enz.

Als u uw hele systeem - inclusief sensor - zo kunt ontwerpen dat het volledig kan worden geïsoleerd van toegang door een consument - "dubbel geïsoleerd" - dan kunt u waarschijnlijk een niet-geïsoleerde off-line voeding gebruiken zoals het Fairchild-onderdeel dat hierboven is genoemd. Dan kunt u misschien een vierkante inch PCB-ruimte besteden aan de offline PSU - uw sensor en zijn elektronica leven mogelijk op hetzelfde bord.

Maar een temperatuursensor, geïsoleerd van de omgeving zoals het moet zijn voor de veiligheid redenen, en fysiek dicht bij een warm lopende stroomvoorziening, klinkt mij redelijk nutteloos ...

Dit is de reden voor de aanhoudende vragen over wat uw sensoren precies zijn en we hebben nog steeds niet de informatie van u om uw vraag goed te kunnen beantwoorden.

Je gaat gewoon geen netvoeding op een chip plaatsen. De voltages zijn te hoog om een ​​redelijke omvang mogelijk te maken, en je hebt andere componenten nodig die voldoende energieopslag nodig hebben om ze onmogelijk te maken.

Ik neem aan dat dit een geïsoleerde voeding kan zijn, aangezien je blijkbaar probeert een stand-alone unit die geen elektrische verbinding maakt met de buitenwereld behalve met het elektriciteitsnet. Dan denk ik nog steeds dat een laadpomp je beste optie is. Ja, het zal buiten de chip zijn, en vergeleken met een chip zal het enorm zijn. Zo is het.

Hier is een basislaadpomp:

Wanneer de bovenste AC-ingang negatief wordt ten opzichte van de onderkant, C1 wordt opgeladen tot de pieklijnspanning negatief door D2. Als de spanning weer positief wordt, wordt deze ontladen via D1 en wordt C3 enigszins opgeladen. Zonder belasting is de DC-uitgangsspanning de pieklijnspanning, wat niet is wat u wilt. De stroom is echter goed beperkt, dus het eenvoudigste zou zijn om deze te volgen met een shuntregelaar. Dat gaat tussen pieken door, dus je ontwerpt de reset van het circuit om dat te tolereren, of je maakt de shuntregelaar iets hoger dan je wilt en volgt dat door een normale lineaire regelaar.

Een nadeel Deze benadering is dat de stroom die je krijgt deprimerend laag is voor condensatoren van mooie grootte op lijnfrequentie. Je kunt kleinere condensatoren meer stroom laten toelaten, maar je zou dan de AC-lijn moeten corrigeren en deze zelf moeten hakken met actieve schakelingen.

Er is geen gratis lunch zoals je lijkt te willen. Als wat je vraagt ​​redelijkerwijs mogelijk was, zouden anderen het al lang geleden hebben gedaan.