Kompletny konwerter DC-DC POL silent switcher w BGA 4×4×1,92 mm

Upakowane do granic możliwości płytki drukowane zmuszają konstruktorów do sięgania po coraz bardziej zaawansowane rozwiązania, które są w stanie zapewnić dużą funkcjonalność i parametry przy jednocześnie wysokiej integracji układowej. Dotyczy to też systemów zasilających, w tym rozwiązań konwerterów POL (Point of Load).

Posłuchaj
00:00
 
Rys. 1. LTM8074 bazuje na architekturze Silent Switcher i stanowi kompletne rozwiązanie konwertera o niskim poziomie zaburzeń

W przypadku systemów zasilających uzyskanie wysokiej gęstości mocy wymaga oczywiście zapewnienia dużej sprawności konwersji energii elektrycznej, po to, aby utrzymać temperaturę w ryzach, ale drugim kłopotem są zakłócenia elektromagnetyczne, które stają się problemem w aplikacjach o dużej mocy wyjściowej.

Konwerter LTM8074 μModule z łatwością pokonuje te ograniczenia. Ma małe wymiary i niewielką wysokość obudowy typu BGA, dzięki czemu może zmieścić się na bardzo ograniczonej ilości miejsca na górnej lub dolnej stronie płytki drukowanej. Rozwiązanie to wykorzystuje sprawdzoną architekturę Silent Switcher, dzięki której z łatwością przechodzi rygorystyczne badania emisji zaburzeń EMI bez konieczności sięgania po dodatkowe elementy filtrujące lub ekranujące, co upraszcza projektowanie i produkcję oraz oczywiście obniża koszty całości.

Całość w obudowie 4×4×1,92 mm

 
Rys. 2. W temperaturze pokojowej (23°C) LTM8074 charakteryzuje się niskim wzrostem temperatury przy znamionowym obciążeniu (napięcie wejściowe 12 V, wyjściowe 5 V, prąd obciążenia 1 A)

LTM8074 to kompletny konwerter DC-DC o ultraniskim poziomie zaburzeń EMI obniżający napięcie wejściowe (step-down). W obudowie o wymiarach 4×4×1,92 mm producent umieścił chip sterownika, tranzystory przełączające mocy, cewkę indukcyjną i wszystkie elementy pomocnicze. Obudowa ta jest przeznaczona do montażu powierzchniowego, ma wyprowadzenia kulkowe na spodzie (BGA) i jest zgodna z dyrektywą RoHS (rys. 1).

Od strony wejścia LTM8074 działa przy napięciu wejściowym od 3,4 do 40 V i dostarcza napięcia wyjściowego z zakresu od 0,78 do 15 V. Napięcie wyjściowe jest precyzyjnie stabilizowane, a maksymalny prąd wyjściowy sięga 1,2 A.

 
Rys. 3. Przy minimalnych wartościach pojemności wyjściowych (2 μF + 4,7 μF ceramiczne) LTM8074 zapewnia szybką odpowiedź impulsową (wykres dla VIN= 12 V, VOUT= 3,3 V).

Wysoka wydajność i ulepszona po względem termicznym obudowa zapewniają doskonałe rozpraszanie ciepła i zapewniają wysoką gęstość mocy. Rysunek 2 przedstawia LTM8074 w warunkach obciążenia i wskazuje na minimalny wzrost temperatury obudowy i tym samym niską rezystancję termiczną.

Sterownik pracuje w trybie prądowym z kontrolą prądu szczytowego, co zapewnia szybką odpowiedź na zmiany obciążenia i dobrą stabilność pętli sprzężenia zwrotnego bez oscylacji i przerzutów. Z kolei rysunek 3 przedstawia szybką reakcję konwertera na wzrost obciążenia i pokazuje niską zmianę napięcia wyjściowego w tym czasie.

 
Rys. 4. Wymagane komponenty zewnętrzne dla VIN= 7–40 V i VOUT=5 V

Konstrukcja przetwornicy jest uproszczona do minimum dzięki zoptymalizowanej wewnętrznej kompensacji pętli sprzężenia zwrotnego, która zapewnia wystarczające marginesy stabilności w szerokim zakresie warunków pracy, w tym w szerokim zakresie wartości kondensatorów wyjściowych.

Wszystkie elementy konwertera LTM8074 zostały zintegrowane w małej obudowie, co upraszcza projektowanie jednostek zasilających i zapewnia minimum zajętości miejsca. Z zewnątrz wymagane jest dołączenie jedynie kondensatorów wejściowych i wyjściowych, rezystorów do ustawienia częstotliwości kluczowania i dzielnika do ustawienia napięcia wyjściowego. Typowy układ aplikacyjny i jego sprawność przedstawiono odpowiednio na rysunku 4 i 5.

 
Rys. 5. Typowa sprawność konwersji dla LTM8074

Konstrukcja LTM8074 pozwala na ustawianie wielu parametrów, aby spełnić wymagania konkretnych aplikacji. Napięcie wyjściowe i częstotliwość robocza są programowalne, za pomocą rezystorów, ale częstotliwość robocza może być też synchronizowana za pomocą zegara zewnętrznego. Konwerter ma również programowalną funkcję soft-start, śledzenie napięcia wyjściowego, wyjście power good i wejście enable. Można też ustawiać tryby pracy: z gubieniem impulsów lub burst, włączać rozpraszanie widma zegara, co pozwala optymalizować działanie przy małym obciążeniu oraz emisję zaburzeń.

Ultraniski poziom zaburzeń: CISPR 22, klasa B

 
Rys. 6. Emisja zaburzeń elektromagnetycznych w porównaniu z poziomem odniesienia wg CISPR 22, klasa B dla VIN=24 V VOUT=3,3 V przy 1,2 A

Zasilacze impulsowe naturalnie wytwarzają promieniowanie elektromagnetyczne, ponieważ ich działanie wymaga przełączania obwodów mocy z dużą częstotliwością i przy stromych zboczach. Zamiast jednak ograniczać EMI przez obniżanie częstotliwości przełączania, dodawanie obwodów filtrujących lub ekranowanie - w tym przypadku mała emisja jest wynikiem zastosowanej architektury Silent Switcher.

Dzięki niej nie są potrzebne żadne zewnętrzne obwody ani specjalne techniki układowe, aby spełnić wymagania norm w zakresie emisji zaburzeń elektromagnetycznych, takich jak CISPR 22, klasa B, jak pokazano na rysunku 6.

Podsumowanie

LTM8074 to kompaktowy konwerter obniżający DC-DC z rodziny μModule typu POL dostarczający 1,2 A prądu wyjściowego w szerokim zakresie napięć wejściowych. Zapewnia on wysoką sprawność konwersji, minimalne wymiary i jest układem zintegrowanym razem z cewką i tranzystorami mocy.

Dzięki niskiemu poziomowi zaburzeń elektromagnetycznych nadaje się do szerokiej gamy zastosowań, od urządzeń przenośnych do gęsto upakowanych płyt przemysłowych w sprzęcie profesjonalnym.

Arrow Electronics Poland

Powiązane treści
Nowoczesne systemy zasilające
Zobacz więcej w kategorii: Prezentacje firmowe
Elektromechanika
Lodówka kompresorowa przenośna czy klasyczna turystyczna – jaką wybrać na wakacje?
Elektromechanika
Przenośne kolumny – wygodne nagłośnienie na co dzień i na imprezę
Elektromechanika
Wzmacniacze gitarowe do domowego grania – jak dobrać sprzęt, by nie przepłacić?
Zasilanie
Transformatory zasilaczy impulsowych - indywidualne rozwiązania z systemem izolacji UL
Produkcja elektroniki
Grupa Renex wprowadza nowe oprogramowanie do robota lutowniczego Reeco z ramieniem Yamaha SCARA
Pomiary
Nowe oscyloskopy Voltcraft - seria DOV ma ekran dotykowy, wyjście HDMI, małą masę i kompaktowe wymiary
Zobacz więcej z tagiem: Zasilanie
Gospodarka
Centra danych potrzebują energii - rynek zasilaczy dla centrów w mocnym trendzie wzrostowym
Gospodarka
Trina Storage i Stiemo zbudują w krajach bałtyckich sieć potężnych magazynów energii
Gospodarka
Nowy standard ładowania EV: EVerged i AMPECO połączą siły, by stworzyć sieć 5000 punktów w 2 lata

Komponenty indukcyjne

Podzespoły indukcyjne determinują osiągi urządzeń z zakresu konwersji mocy, a więc dążenie do minimalizacji strat energii, ułatwiają miniaturyzację urządzeń, a także zapewniają zgodność z wymaganiami norm w zakresie EMC. Stąd rozwój elektromobilności, systemów energii odnawialnej, elektroniki użytkowej sprzyja znacząco temu segmentowi rynku. Zapotrzebowanie na komponenty o wysokiej jakości i stabilności płynie ponadto z aplikacji IT, telekomunikacji, energoelektroniki i oczywiście sektorów specjalnych: wojska, lotnictwa. Pozytywnym zauważalnym zjawiskiem w branży jest powolny, ale stały wzrost zainteresowania klientów rodzimą produkcją pomimo wyższych cen niż produktów azjatyckich. Natomiast paradoksalnie negatywnym zjawiskiem jest fakt, że jakość produktów azjatyckich jest coraz lepsza i jeśli stereotyp "chińskiej bylejakości" przestanie być popularny, to rodzima produkcja będzie miała problem z utrzymaniem się na rynku bez znaczących inwestycji w automatyzację i nowe technologie wykonania, kontroli jakości i pomiarów.
Zapytania ofertowe
Unikalny branżowy system komunikacji B2B Znajdź produkty i usługi, których potrzebujesz Katalog ponad 7000 firm i 60 tys. produktów