W jaki sposób używać synchronicznych przetwornic prądu stałego, aby zmaksymalizować sprawność obniżania

Synchroniczna przetwornica obniżająca do rozdziału zasilania o napięciu 5V i 12V

Projektantom używającym rozdziału zasilania o napięciu 5V i 12V w produktach konsumenckich i AGD firma Diodes Inc. oferuje układ AP62600, czyli synchroniczną przetwornicę obniżającą o natężeniu prądu 6A przy szerokim zakresie wejściowym od 4,5 do 18V. Urządzenie zawiera zintegrowany tranzystor mocy MOSFET 36mΩ po stronie wysokiej i tranzystor MOSFET 14mΩ po stronie niskiej, aby zapewnić wysokosprawną konwersję obniżającą napięcie prądu stałego.

Układ AP62600 wymaga niewielu komponentów zewnętrznych dzięki zastosowaniu sterowania w trybie COT (Constant-On-Time). Zapewnia on również szybką odpowiedź impulsową, łatwą stabilizację pętli i niskie tętnienia napięcia wyjściowego. Konstrukcja układu AP62600 jest zoptymalizowana pod kątem ograniczenia zakłóceń elektromagnetycznych (EMI). W urządzeniu zastosowano zastrzeżony schemat sterownika bramki ograniczający oscylacje komutacyjne węzła przełączającego bez pogorszenia czasu włączania i wyłączania tranzystora MOSFET, co ogranicza wypromieniowywane zakłócenia EMI wysokiej częstotliwości, wywoływane przełączaniem tranzystora MOSFET. Urządzenie jest dostępne w obudowie V-QFN2030-12 (typ A).

Jest ono wyposażone we wskaźnik prawidłowego zasilania, który informuje użytkowników o ewentualnie występujących stanach usterek. Programowany tryb płynnego uruchamiania kontroluje prąd rozruchowy przy włączaniu zasilania, umożliwiając projektantom wdrożenie sekwencjonowania zasilania w przypadku używania wielu modułów AP62600 do zasilania dużych urządzeń zintegrowanych, takich jak bezpośrednio programowalne macierze bramek (FPGA), specjalizowane układy scalone (ASIC), cyfrowe procesory sygnałowe (DSP) i jednostki mikroprocesorowe (MPU).

Układ AP62600 daje projektantom wybór trzech trybów pracy spełniających określone potrzeby indywidualnych zastosowań (ilustracja 5). Umożliwia on uzyskanie wysokiej sprawności dla wszystkich odbiorników dzięki pracy w trybie modulacji częstotliwości impulsów (PFM). Inne dostępne tryby obejmują modulację szerokości impulsu (PWM) pozwalającą uzyskać najlepszą charakterystykę tętnień oraz tryb ultradźwiękowy (USM), który pozwala uniknąć słyszalnego hałasu przy niewielkim obciążeniu.

Ilustracja 5: Układ AP62600 daje projektantom wybór trzech trybów pracy spełniających potrzeby indywidualnych zastosowań: PFM, USM i PWM. (Źródło ilustracji: © Diodes, Inc.)

Synchroniczna przetwornica obniżająca dla magistral 24V

Układ L6983CQTR firmy STMicroelectronics ma zakres wejściowy od 3,5 do 38V i zapewnia prąd wyjściowy o natężeniu do 3A. Projektanci mogą korzystać z układu L6983 w szerokim zakresie zastosowań, w tym przemysłowych systemach zasilania 24V, urządzeniach z zasilaniem bateryjnym 24V, w zdecentralizowanych węzłach inteligentnych, czujnikach, w zastosowaniach zawsze włączonych i niskoszumowych.

Układ L6983 jest oparty na architekturze trybu prądu szczytowego z wewnętrzną kompensacją i jest umieszczony w obudowie QFN16 o wymiarach 3mm x 3mm, co minimalizuje złożoność konstrukcyjną i rozmiar. Układ L6983 jest dostępny zarówno w trybie niskiego zużycia energii (LCM), jak i w trybie niskoszumowym (LNM). Tryb niskiego zużycia energii (LCM) maksymalizuje sprawność przy niewielkim obciążeniu z kontrolowanym tętnieniem napięcia wyjściowego, dzięki czemu urządzenie nadaje się do zastosowań z zasilaniem bateryjnym. W trybie niskoszumowym (LNM) częstotliwość przełączania jest stała, a tętnienia napięcia wyjściowego zminimalizowane dla pracy przy niewielkim obciążeniu, spełniając specyfikacje dla zastosowań wrażliwych na zakłócenia. Układ L6983 umożliwia wybór częstotliwości przełączania w zakresie od 200kHz do 2,3MHz z opcjonalnym rozproszonym widmem dla poprawy kompatybilności elektromagnetycznej (EMC).

Firma STMicroelectronics oferuje płytkę ewaluacyjną STEVAL-ISA209V1, która umożliwia projektantom poznanie możliwości monolitycznego synchronicznego regulatora obniżającego L6983 i szybkie rozpoczęcie projektowania.