Miniaturowe kontrolery DC-DC z aktywnym filtrem EMI

LM25149 i LM25149-Q1 (wersja z kwalifikacją AEC-Q100) to pierwsze na rynku miniaturowe kontrolery przetwornicy DC-DC z wbudowanym aktywnym filtrem EMI, pozwalającym zredukować poziom generowanych zaburzeń elektromagnetycznych do wartości zapewniających zgodność z najbardziej obecnie rygorystyczną specyfikacją CISPR 25 Class 5 dla elektroniki samochodowej. Aktywny filtr EMI wraz z nowo opracowaną technologią DRSS (dual random spread spectrum) pozwalają zmniejszyć o połowę powierzchnię zewnętrznego filtru EMI i zmniejszyć poziom generowanych zaburzeń nawet o 55 dBµV w szerokim zakresie częstotliwości.

Ograniczanie emisji elektromagnetycznej w układach zasilania staje się coraz większym wyzwaniem projektowym, zwłaszcza gdy stale rośnie ilość obwodów elektronicznych w samochodowych systemach wspomagania kierowcy (ADAS) i informacyjno-rozrywkowych, automatyzacji budynków oraz aplikacjach lotniczych i wojskowych. Tradycyjny sposób zapewnienia zgodności projektu z obowiązującymi normami EMC polega na zwiększeniu rozmiaru zewnętrznego pasywnego filtru EMI, co z kolei zwiększa całkowity rozmiar układu zasilania. Dzięki zastosowaniu filtru aktywnego, kontrolery DC-DC buck LM25149-Q1 i LM25149 zapewniają zgodność ze standardami EMI, a równocześnie cechują się dużą gęstością mocy.

Filtr aktywny AEF pomaga wykrywać i redukować przewodzone zaburzenia EMI w zakresie niskich częstotliwości od 150 kHz do 10 MHz, zapewniając tłumienie nawet o 50 dBµV na częstotliwości 440 kHz w porównaniu z konstrukcją bez AEF oraz o 20 dBµV w porównaniu z konstrukcją z typowym filtrem pasywnym. Technologia DRSS pomaga ograniczyć poziom EMI o dodatkowe 5 dBµV. Aby jeszcze bardziej ograniczyć poziom zaburzeń, oba kontrolery synchronizują częstotliwość pracy z zewnętrznym zegarem, pomagając wyeliminować niepożądane częstotliwości w szczególnie wrażliwych aplikacjach.

Osiągnięcie małej emisji elektromagnetycznej zasilacza i zmniejszenie jego gabarytów są cechami trudnymi do uzyskania równocześnie. Kontrolery LM25149-Q1 i LM25149 zapewniają zgodność z normami EMI i pozwalają zmniejszyć gabaryty zasilacza poprzez zmniejszenie powierzchni i objętości filtru pasywnego. W porównaniu z kontrolerami konkurencyjnymi umożliwiają redukcję powierzchni filtru EMI o prawie 50% i jego objętości o ponad 75% na częstotliwości 440 kHz. Dodatkowo, gęstość mocy zwiększono dzięki pracy w trybie 2-fazowym oraz wbudowanej diodzie bootstrap i pętli sprzężenia zwrotnego z elementami kompensacyjnymi. Projektanci mają również możliwość korzystania z zewnętrznej pętli sprzężenia zwrotnego.

Kontrolery LM25149-Q1 i LM25149 są zamykane w 24-wyprowadzeniowych obudowach VQFN o powierzchni 5,5 x 3,5 mm. Ich ceny hurtowe zaczynają się odpowiednio od 1,42 USD i 1,20 USD przy zamówieniach 1000 sztuk. W ofercie Texas Instruments jest też dostępny zestaw ewaluacyjny LM25149-Q1EVM-2100 w cenie 75 USD. Firma pracuje obecnie nad 80-woltowymi odpowiednikami obu układów.

Ważniejsze parametry LM25149-Q1 i LM25149:

• zakres napięcia wejściowego: 3,5...42 V,
• zakres napięcia wyjściowego: 0,8...36 V,
• wydajność prądowa: 30 A,
• prąd spoczynkowy: 9,5 µA,
• częstotliwość taktowania: 100...2200 kHz,
• zakres temperatury pracy: -40...+150°C,
• liczba faz: 2,
• dodatkowe cechy: programowalny ogranicznik prądowy, wejście Enable, synchronizacja częstotliwości taktowania, funkcja Load Disconnect, wyjście sygnalizacyjne Power Good, modulacja Spread Spectrum, programowalne zabezpieczenie podnapięciowe.