Miten ratkaista DC/DC:n kohina-, hyötysuhde- ja layoutongelmat käyttämällä integroituja tehomoduuleja

Kirjoittaja Bill Schweber

Julkaisija DigiKeyn kirjoittajat Pohjois-Amerikassa

Ei näyttäisi olevan vaikeaa rakentaa yksinkertaista DC/DC-jännitteenalennusregulaattoria (buck) suhteellisen alhaisille jännitteille ja virroille, esimerkkinä 10 volttia (tyypillisesti) tai vähemmän sekä 2–15 ampeeria (A). Suunnittelijan tarvitsee vain valita sopiva hakkuriregulaattori-mikropiiri, lisätä muutama passiivikomponentti ja käyttää teknisissä tiedoissa tai sovellusohjeessa esitettyä esimerkkipiiriä. Mutta onko ratkaisu todellakin tässä vaiheessa valmis otettavaksi koekäyttöön tai jopa tuotantoon? Todennäköisesti ei.

Vaikka säädin tuottaakin halutun DC-jännitetason, siinä voi silti olla useita ongelmia ja käyttöön vaikuttavia tekijöitä. Ensinnäkin hyötysuhde ei välttämättä täytä projektin tavoitteita tai viranomaisvaatimuksia, mikä lisää lämpökuormaa ja lyhentää akun käyttöikää. Toiseksi lisäkomponentteja voidaan tarvita takaamaan haluttu käynnistys, transienttisuorituskyky ja alhainen jänniteaaltoilu. Tämä puolestaan lisää kokoa, markkinoille saattamiseen kuluvaa aikaa ja kokonaisratkaisun osakustannuksia. Kaikkein haastavinta on ehkä lopuksi kuitenkin se, että ratkaisu ei välttämättä täytä erilaisten viranomaismääräyksien määrittelemiä sähkömagneettisia häiriöitä (EMI) ja radiotaajuushäiriöitä (RFI) koskevia yhä tiukemmiksi käyviä rajoituksia. Tämä edellyttää uudelleensuunnittelua tai komponenttien lisäämistä ja testausta.

Tässä artikkelissa kuvataan odotusten ja suorituskyvyn välistä kuilua perustason DC/DC-regulaattorin ja sellaisen paremman ratkaisun välillä, joka täyttää tai ylittää hyötysuhdetta, alhaista säteilevää kohinaa ja aaltoilukohinaa sekä yleistä integroitavuutta koskevat vaatimukset. Tämän jälkeen artikkelissa esitellään Analog Devices -yrityksen Silent Switcher µModule -moduulit ja osoitetaan, kuinka niitä käyttämällä voidaan ratkaista useita DC/DC-jännitteenalennusregulaattoreihin liittyviä ongelmia.

Mikropiirit saavat sen aluksi näyttämään helpolta

DC/DC-jännitteenalennusregulaattoreita (buck) käytetään paljon DC-jännitetasojen muodostamisessa. Tyypillisessä järjestelmässä näitä voi olla kymmeniä ja ne voivat tarjota erisuuruisia jännitetasoja tai fyysisesti erillisiä jännitetasoja samalla jännitteellä. Nämä jännitteenalennusregulaattorit ottavat yleensä korkeamman jännitteen, tyypillisesti 5–36 voltin tasajännitteen, ja laskevat sen alle kymmenen voltin jännitteeksi. Niiden virta on yleensä korkeintaan muutaman ampeerin tai toistakymmentä ampeeria (kuva 1).

Kuvassa DC/DC-regulaattorin (muuntimen) rooliKuva 1: DC/DC-regulaattorin (muuntimen) rooli on suoraviivainen: Ota reguloimaton tasavirtasyöte, joka voi olla esimerkiksi akku/paristo tai tasasuunnattu ja suodatettu AC-verkkojännite, ja anna lähdössä tarkkaan reguloitu DC-jännitetaso. (Kuvan lähde: Electronic Clinic)

Perustason jännitteenalennusregulaattorin suunnitteluun liittyy sekä hyviä että huonoja uutisia. Hyvä uutinen on se, että sellaisen järjestelmän rakentaminen, joka tarjoaa nimellisesti "riittävän hyvän" suorituskyvyn, ei ole yleisesti ottaen vaikeaa. On monia hakkurimikropiirejä, jotka hoitavat suurimman osan tehtävästä ja jotka tarvitsevat vain yhden kenttäefektitransistorin (FET) (jos sitäkään) ja muutamia passiivikomponentteja tehtävän suorittamiseksi. Tehtävää helpottaa entisestään se, että regulaattorimikropiirin teknisissä tiedoissa esitetään lähes aina tyypillinen sovelluspiiri ja sen kytkentäkaavio, piirilevyn layout ja mahdollisesti jopa komponenttimyyjien nimet ja osanumerot sisältävä BOM-osaluettelo.

Haasteena suunnittelussa on se, että “hyvä” suorituskyky ei välttämättä riitä puhuttaessa regulaattorin vähemmän ilmeisistä suorituskykyparametreista. Vaikka lähdön DC-jännitetaso voisikin syöttää riittävästi virtaa riittävällä verkon ja kuorman reguloinnilla ja transienttivasteella, nämä tekijät ovat vasta alkusoittoa.

Tosiasia on, että näiden perustason suorituskykykriteerien lisäksi regulaattorille asetetaan lisävaatimuksia, joista osa tulee viranomaisvaatimuksista. Kolme kriittistä tekijää, jotka useimpien regulaattorien on ratkaistava, eivät välttämättä ole heti ilmeisiä ajatellen yksinkertaistettua toimilohkoa, joka ottaa reguloimattoman DC-tulon ja generoi siitä reguloidun DC-lähdön. Ne ovat (kuva 2):

  • Viileä: Korkea hyötysuhde ja sen mukana minimaalinen lämpökuorma.
  • Hiljainen: Alhainen jänniteaaltoilu vähentää ongelmia järjestelmän suorituskyvyssä, plus alhainen EMI, joka täyttää säteiltyä kohinaa koskevat vaatimukset (ei-akustinen).
  • Täydellinen: Integroitu ratkaisu, joka minimoi kokoa, riskejä, BOM-osaluetteloa, markkinoilletuontiaikaa koskevat ja muut “pehmeät” vaatimukset.

Kuvassa esitetään, että DC/DC-regulaattorin on oltava viileä ja hyötysuhteeltaan korkea, ”hiljainen” EMI-häiriöiden suhteen ja toiminnallisesti täydellinenKuva 2: DC/DC-regulaattorin on tehtävä enemmän kuin vain stabiilin jännitetason tarjoaminen; sen on myös pysyttävä viileänä ja tarjottava korkea hyötysuhde, sen on oltava ”hiljainen” EMI-häiriöiden suhteen ja sen on oltava toiminnallisesti täydellinen. (Kuvan lähde: Math.stackexchange.com; kirjoittajan muokkaama)

Näiden ongelmien ratkaiseminen tuo mukanaan monia haasteita ja voi osoittautua erittäin turhauttavaksi. Tämä vastaa "80/20-sääntöä", jonka mukaan 80 prosenttia työstä käytetään siihen, että saadaan tehtyä viimeiset 20 prosenttia tehtävästä. Tarkastellaanpa näitä kolmea tekijää tarkemmin:

Viileä: Jokainen suunnittelija haluaa korkean hyötysuhteen, mutta kuinka korkean ja millä hinnalla? Vastaus on se tavallinen: se riippuu projektista ja siinä tehdyistä kompromisseista. Korkea hyötysuhde on tärkeää kolmesta syystä:

  1. Se tarkoittaa, että tuote pysyy viileämpänä ja tämä voi parantaa tuotteen luotettavuutta; se voi mahdollistaa käytön korkeammassa lämpötilassa; se voi poistaa tuulettimen tarpeen ja mahdollisesti yksinkertaistaa tehokkaan konvektiojäähdytyksen käyttöä. Korkeissa lämpötiloissa sitä voidaan tarvita pitämään tietyt erityisen kuumina käyvät komponentit sallitun enimmäislämpötilan alapuolella ja niiden turvallisella toiminta-alueella.
  2. Vaikka nämä lämpötekijät eivät olisikaan ongelma, korkea hyötysuhde merkitsee akkukäyttöisille järjestelmille pidempää käyttöaikaa ja vähentää AC-DC-muuntimen kuormitusta.
  3. Nykyään voimassa on monia lakisääteisiä standardeja, jotka edellyttävät kultakin lopputuoteluokalta tiettyä hyötysuhdetasoa. Vaikka näissä standardeissa ei vaaditakaan korkeaa hyötysuhdetta kaikille tuotteen yksittäisille jännitetasoille, suunnittelijan haasteena on saada kokonaishyötysuhde vaatimusten mukaiseksi. Tämä on helpompaa, kun kunkin jännitetason DC/DC-regulaattori tarjoaa korkean hyötysuhteen, koska se antaa enemmän liikkumavaraa laskettaessa yhteen muiden jännitetasojen ja lähteiden häviöt.

Hiljainen: Suunnittelijat kiinnittävät huomiota kahteen laajaan kohinaluokkaan. Ensinnäkin DC/DC-regulaattorin ulostulon kohinan ja jänniteaaltoilun on oltava riittävän pientä, jotta se ei heikentäisi järjestelmän suorituskykyä. Tämä on kasvava haaste, kun digitaalisten piirien jännitetasot laskevat yksinumeroisiin lukuihin, samoin analogisissa tarkkuuspiireissä, joissa jopa muutaman millivoltin aaltoilu voi heikentää suorituskykyä.

Toinen suuri haaste liittyy sähkömagneettisiin häiriöihin. Sähkömagneettisia (EMI) häiriöitä on kahdenlaisia: johdettuja ja säteiltyjä. Johtuvat emissiot kulkevat tuotteeseen kytketyissä johdoissa ja johtimissa. Koska kohina paikallistuu tiettyyn liitäntään tai liittimeen, johdettuja emissioita koskevien vaatimusten noudattaminen voidaan usein saavuttaa suhteellisen varhaisessa kehitysvaiheessa hyvällä layoutilla ja suodatinsuunnittelulla.

Säteilyemissiot ovat kuitenkin mutkikkaampia. Jokainen piirilevyn johdin, jossa kulkee sähkövirta, säteilee muodostaen sähkömagneettisen kentän, jokainen piirilevyllä oleva johdin toimii antennina ja jokainen kuparitaso on peili. Mikä tahansa muu kuin puhdas siniaalto tai tasajännite synnyttää laajan signaalispektrin.

Vaikeutena on se, että huolellisesta suunnittelusta huolimatta suunnittelija ei koskaan tiedä, kuinka pahoja säteilyemissiot ovat, ennen kuin järjestelmä testataan, eikä säteilyemissioiden testausta voida virallisesti suorittaa, ennen kuin tuote on periaatteessa valmis. Sähkömagneettisia häiriöitä vähennetään käyttämällä suodattimia, jotka vaimentavat säteilyvoimakkuutta tietyllä taajuudella tai tietyllä taajuusalueella eri tekniikoita käyttäen.

Osaa ilman läpi säteilevästä energiasta vaimennetaan käyttämällä magneettisuojana metallilevyä. Alempia taajuuksia, jotka kulkevat piirilevyn johtimissa (johdetut), kontrolloidaan käyttämällä ferriittirenkaita ja muita suodattimia. Suojaus toimii, mutta tuo mukanaan uusia ongelmia. Se on suunniteltava hyvin ja sen sähkömagneettisen eheyden on oltava hyvä (usein yllättävän vaikeaa). Se lisää kustannuksia, vaatii tilaa, vaikeuttaa lämmönhallintaa ja testausta sekä aiheuttaa ylimääräisiä kustannuksia kokoonpanossa.

Toinen tekniikka on hidastaa regulaattorin kytkentäreunoja. Tällä on kuitenkin ei-toivottuja seurauksia: hyötysuhde heikkenee, auki- ja sulkutilan vähimmäisaika kasvaa, samoin viivästysaika, ja lisäksi virta-ohjaussilmukan nopeus laskee.

Toinen lähestymistapa on suunnitella regulaattori säteilemään vähemmän sähkömagneettisia häiriöitä valitsemalla tärkeimmät suunnitteluparametrit huolellisesti. Näiden regulaattoria koskevien kompromissien tasapainottaminen edellyttää sellaisten parametrien kuten kytkentätaajuuden, tilantarpeen, hyötysuhteen ja sähkömagneettisten häiriöiden välisten vuorovaikutusten arviointia.

Esimerkiksi alhaisempi kytkentätaajuus vähentää yleensä kytkentähäviöitä ja sähkömagneettisia häiriöitä sekä parantaa hyötysuhdetta, mutta vaatii suurempia komponentteja ja kasvattaa tilantarvetta. Korkean hyötysuhteen tavoittelu tarkoittaa lyhyitä auki- ja sulkutilan vähimmäisaikoja, mikä johtaa nopeampien kytkentätransitioiden vuoksi korkeampaan harmoniseen sisältöön. Yleisesti ottaen kytkentätaajuuden kaksinkertaistuessa sähkömagneettinen häiriöt kasvavat 6 desibeliä (dB), olettaen, että kaikki muut parametrit, kuten kytkentäkapasiteetti ja transitioajat, pysyvät vakiona. Laajakaistaiset sähkömagneettiset emissiot käyttäytyvät kuten ensimmäisen kertaluvun ylipäästösuodatin. Emissiot kasvavat 20 dB, kun kytkentätaajuus kasvaa kymmenkertaiseksi.

Tämän ratkaisemiseksi kokeneet piirilevysuunnittelijat tekevät regulaattorin virtasilmukoista ("kuumista silmukoista") pieniä ja käyttävät suojaavia maadoituskerroksia mahdollisimman lähellä aktiivista kerrosta. Jalkajärjestys, kotelorakenne, lämpösuunnitteluvaatimukset ja kotelokoot, joita tarvitaan riittävän energian varastoimiseksi erotuskomponentteihin, edellyttävät kuitenkin kuumasilmukalle tiettyä vähimmäiskokoa.

Layoutongelman tekee vielä haastavammaksi se, että tyypillisessä tasomaisessa piirilevyssä johtimien välillä esiintyy magneettinen tai muuntajatyyppinen kytkentä yli 30 megahertsin (MHz) taajuudella. Tämä kytkentä heikentää suodatuksen tehoa, sillä mitä korkeammat harmoniset taajuudet ovat, sitä tehokkaammaksi ei-toivottu magneettinen kytkentä tulee.

Mitkä standardit täytyy ottaa huomioon?

EMI-maailmassa ei ole yhtä ainoaa ohjeistavaa standardia, vaan tämä määräytyy pitkälti sovelluksen ja sitä vastaavien lakisääteisten määräysten mukaan. Käytetyimmät standardit ovat EN55022, CISPR 22 ja CISPR 25. EN 55022 on muunnettu johdannainen CISPR 22 -standardista ja sitä sovelletaan tietotekniikkalaitteisiin. Standardin on laatinut CENELEC, Euroopan sähkötekniikan standardointikomitea, joka vastaa sähkötekniikan alan standardoinnista.

Nämä standardit ovat monimutkaisia ja niissä määritellään testimenettelyt, mittapäät, mittalaitteet, tietojen analysointi ja niin edelleen. Standardissa määritellyistä monista raja-arvoista luokan B säteilypäästöraja kiinnostaa tavallisesti suunnittelijoita eniten.

Täydellinen: Vaikka suunnittelutilanne olisikin melko hyvin ymmärretty, tarvittavien lisäkomponenttien valitseminen ja käyttäminen juuri oikealla tavalla on haasteellista. Pienetkin erot komponenttien sijoittelussa ja spesifikaatioissa, piirilevyn maadoituksissa ja johtimissa sekä muut tekijät voivat heikentää suorituskykyä.

Mallintaminen ja simulointi ovat välttämättömiä ja voivat auttaa, mutta näihin komponentteihin liittyvien loisarvojen karakterisointi on hyvin vaikeaa, varsinkin jos niiden arvot muuttuvat ajan myötä. Lisäksi toimittajan vaihtuminen (tai ensisijaisen toimittajan ilmoittamatta jättämä muutos) voi aiheuttaa pienen muutoksen toisen tai kolmannen tason parametriarvoissa (kuten induktiokelan tasavirtaresistanssissa (DCR)), millä voi olla merkittäviä ja odottamattomia seurauksia.

Lisäksi passiivisten komponenttien pienikin paikan vaihtuminen tai "vain yhden lisäkomponentin" lisääminen voi muuttaa EMI-skenaariota ja johtaa raja-arvojen ylittymiseen.

SilentSwitcher µModule -moduulit ratkaisevat nämä ongelmat

Riskien ennakointi ja hallinta on normaali osa suunnittelijan työtä. Näiden riskien määrän ja voimakkuuden vähentäminen on tavanomainen lopputuotestrategia. Ratkaisuna on käyttää toiminnallisesti täydellistä DC/DC-regulaattoria, joka hyvän suunnittelun ja toteutuksen ansiosta on viileä, hiljainen ja täydellinen. Tunnetun laitteen käyttö vähentää epävarmuutta ja vähentää samalla koko-, kustannus-, EMI-, BOM- ja kokoonpanoriskejä. Näin nopeutetaan myös markkinoille tuloaikaa ja vähennetään lakisääteiseen sääntelyyn liittyviä epävarmuustekijöitä.

Tarkastelemalla koko regulaattoriperhettä, kuten Analog Devices Silent Switcher µModule -moduuleja, suunnittelijat voivat valita DC/DC-regulaattorin, joka vastaa tarvittavaa jännite- ja virranluokitusta. Samalla he voivat olla varmoja siitä, että EMI-määräykset täyttyvät, koko ja kustannukset ovat tiedossa, eikä yllätyksiä tule.

Nämä säätimet sisältävät paljon muutakin kuin vain innovatiivisia kytkentäkaavioita ja topologioita. Niissä käytetään muun muassa seuraavia tekniikoita:

  • Tekniikka #1: Regulaattorin hakkuri toimii RF-oskillaattorina/lähteenä ja kytkeytyy piirin sisäisiin johtimiin, jotka toimivat antenneina. Tämä muuntaa kokoonpanon RF-lähettimeksi, joka säteilee ei-toivottua energiaa ja saattaa ylittää sallitut raja-arvot (kuvat 3, 4 ja 5).

Kuvassa piirin sisäiset johtimet mikropiirin ytimestä sen koteloonKuva 3: Piirin sisäiset johtimet mikropiirin ytimestä sen koteloon toimivat minikokoisina antenneina ja säteilevät ei-toivottua RF-energiaa. (Kuvan lähde: Analog Devices)

Kuvassa Silent Switcher -kokoonpano lähtee siitä, että sisäiset johtimet korvataan käyttäen flipchip-teknologiaaKuva 4: Silent Switcher -kokoonpano lähtee siitä, että sisäiset johtimet korvataan käyttäen flipchip-teknologiaa, mikä eliminoi energiaa säteilevät johtimet. (Kuvan lähde: Analog Devices)

Kuvassa flipchip-menetelmä, joka käytännössä eliminoi antennitKuva 5: Flipchip-menetelmä käytännössä eliminoi antennit ja minimoi säteillyn energian. (Kuvan lähde: Analog Devices)

  • Tekniikka #2: Symmetriset tulokondensaattorit rajoittavat EMI-häiriöitä luomalla samansuuruiset mutta vastakkaiset virrat (kuva 6).

Kuva kahdesta peilatusta tulokondensaattoristaKuva 6: EMI-häiriöiden vähentämiseksi on myös lisätty kaksi peilattua tulokondensaattoria. (Kuvan lähde: Analog Devices)

  • Tekniikka #3. Lopuksi vastakkaisten virtasilmukoiden käyttö magneettikenttien kumoamiseksi (kuva 7).

Kuva sisäisestä layoutista, jossa virtasilmukat ovat vastakkaisiin suuntiinKuva 7: Myös sisäinen layout, jossa virtasilmukat ovat vastakkaisiin suuntiin, kumoaa ei-toivotut magneettikentät. (Kuvan lähde: Analog Devices)

Nämä Silent Switcher µModule -moduulit edustavat kehitystä jännitteenalennusregulaattorin suunnittelussa ja koteloinnissa lisäkomponentit sisältävästä mikropiiristä LQFN-mikropiiriin, joka sisältää tarvittavat kondensaattorit, aina µModule-moduuliin, joka sisältää tarvittavat kondensaattorit ja induktiokelat (kuva 8).

Kuvassa kondensaattorien ja induktiokelojen sisällyttäminen koteloonKuva 8: Silent Switcher µModule -moduulit sisältävät kondensaattorit ja induktiokelat kotelon sisällä ja ne edustavat kolmatta vaihetta mikropiiripohjaisten hakkuriregulaattorien kehityksessä. (Kuvan lähde: Analog Devices)

Laaja tarjonta vastaa tarpeisiin ja kompromisseihin

Silent Switcher µModule -moduulit tarjoavat useita erilaisia malleja erilaisilla tulojännitealue-, lähtöjännitetaso ja lähtövirtaluokituksilla. Esimerkiksi LTM8003 on µModule, jonka tulojännite on 3,4–40 volttia, lähtöjännite 3,3 volttia ja jatkuva lähtövirta 3,5 A (6 A hetkellinen). Se täyttää CISPR 25 -luokan 5 vaatimukset, mutta sen koko on vain 9 × 6,25 millimetriä (mm) ja korkeus 3,32 mm (kuva 9).

Kuvassa Analog Devices LTM8003 Silent Switcher, joka on pieni itsenäinen pakkaus (suurenna klikkaamalla)Kuva 9: LTM8003 Silent Switcher on pieni itsenäinen pakkaus, joka helposti täyttää CISPR 25 -luokan 5 säteillyn hetkellisen energian vaatimukset taajuusalueella DC – 1000 MHz. (Kuvan lähde: Analog Devices)

Se on saatavana jalkajärjestyksellä, joka on FMEA (Failure Mode Effects Analysis) -yhteensopiva (LTM8003-3.3), mikä tarkoittaa sitä, että lähtöjännite pysyy nimellisjännitteessä tai sen alapuolella vaikka vierekkäinen nasta olisi oikosulussa tai nasta jäisi kellumaan. Tyypillinen lepovirta on vain 25 mikroampeeria (µA) ja H-luokitettu versio on luokitettu toimimaan lämpötilassa 150 °C.

DC2416A-esittelyalusta auttaa suunnittelijoita testaamaan regulaattoria ja kokeilemaan sen suorituskykyä omissa sovelluksissa (kuva 10).

Kuvassa Analog Devices DC2416A -esittelyalustaKuva 10: DC2416A-esittelyalusta yksinkertaistaa LTM8003 Silent Switcher -komponentin kytkemistä ja arviointia. (Kuvan lähde: Analog Devices)

Kaksi nimellisesti samanlaista Silent Switcher µModule -tuoteperheen jäsentä, LTM4657 (tulojännite 3,1–20 volttia; lähtöjännite 0,5–5,5 volttia @8 A) ja LTM4626 (tulojännite 3,1–20 volttia; lähtöjännite 0,6–5,5 volttia virralla 12 A), näyttävät millaisia vaihtoehtoja laitteet tarjoavat. LTM4657 käyttää arvoltaan korkeampaa induktiokelaa kuin LTM4626, minkä ansiosta se voi käyttää alhaisempia taajuuksia ja vähentää kytkentähäviöitä.

LTM4657 on parempi ratkaisu korkeisiin kytkentähäviöihin ja alhaisiin johtavuushäviöihin, esimerkkinä sovellukset, joissa kuormavirta on alhainen ja/tai tulojännite on korkea. Kun LTM4626- ja LTM4657-piirejä tarkastellaan samalla kytkentätaajuudella, samalla 12 voltin tulojännitteellä ja samalla 5 voltin lähtöjännitteellä, LTM4657-piirin paremmat kytkentähäviöt ovat selvästi nähtävissä (kuva 11). Lisäksi sen korkea-arvoisempi induktiokela vähentää lähtöjännitteen aaltoilua. LTM4626 mahdollistaa kuitenkin korkeamman kuormavirran kuin LTM4657.

Kaaviossa Analog Devices LTM4626- ja LTM4657-piirien hyötysuhdevertailuKuva 11: Analog Devices LTM4626- ja LTM4657-piirien hyötysuhdevertailu taajuudella 1,25 MHz samalla konfiguraatiolla DC2989A-esittelyalustalla osoittaa pienehköt, mutta selkeät erot. (Kuvan lähde: Analog Devices)

Käyttäjät voivat arvioida LTM4657-piirin suorituskykyä käyttämällä DC2989A-esittelyalustaa (kuva 12), kun taas piiriä LTM4626 voidaan arvioida DC2665A-A-alustan avulla (kuva 13).

Kuvassa Analog Devices DC2989A -esittelyalustaKuva 12: DC2989A-esittelyalusta on suunniteltu nopeuttamaan LTM4657 Silent Switcher -piirin arviointia. (Kuvan lähde: Analog Devices)

Kuvassa Analog Devices DC2665A-A -esittelyalusta LTM4626 Silent Switcher -moduulia vartenKuva 13: DC2665A-A-esittelyalusta helpottaa LTM4626 Silent Switcher -moduulin käyttöä ja arviointia. (Kuvan lähde: Analog Devices)

Silent Switcher µModule -moduulit eivät rajoitu yhden lähtöjännitteen moduuleihin. Esimerkiksi LTM4628 on täydellinen DC/DC-hakkuriregulaattori kahdella 8 A:n lähdöllä, joka voidaan helposti konfiguroida tarjoamaan yksi 2-vaiheinen 16 A:n lähtö (kuva 14). Moduuli käyttää 15 mm × 15 mm × 4,32 mm:n LGA- ja 15 mm × 15 mm × 4,92 mm:n BGA-koteloa.  Se sisältää hakkuriohjaimen, FET-tehotransistorit, induktiokelan ja kaikki lisäkomponentit.

Kaaviossa Analog Devices LTM4628 kaksikanavainen 8 A per kanava DC/DC-hakkuriregulaattori (suurenna klikkaamalla)Kuva 14: LTM4628 voidaan konfiguroida kaksikanavaiseksi 8 A per kanava DC/DC-hakkuriregulaattoriksi tai yksikanavaiseen 16 A:n lähtökonfiguraatioon. (Kuvan lähde: Analog Devices)

Moduuli toimii tulojännitealueella 4,5–26,5 volttia ja se tukee lähtöjännitealuetta 0,6–5,5 volttia. Lähtöjännite asetetaan yhdellä ulkoisella vastuksella. Käyttäjät voivat tutustua sen suorituskykyyn yhden tai kahden lähdön laitteena DC1663A-esittelyalustan avulla (kuva 15).

Kuvassa Analog Devices DC1663A -esittelyalustaKuva 15: DC1663A-esittelyausta nopeuttaa yhden/kahden lähdön LTM4628-konfiguraation arviointia. (Kuvan lähde: Analog Devices)

Yhteenveto

Toimivan DC/DC-regulaattorin suunnittelu on melko helppoa saatavilla olevien integroitujen piirien avulla. Ei kuitenkaan ole helppoa suunnitella sellaista regulaattoria, joka samanaikaisesti tarjoaa korkean hyötysuhteen, joka on toiminnallisesti täydellinen ja joka täyttää erilaiset usein sekavat ja haastavat lakisääteiset vaatimukset. Analog Devices Silent Switcher µModule -moduulit yksinkertaistavat suunnitteluprosessia. Ne eliminoivat riskit, koska ne täyttävät vaatimukset viileästä toiminnasta korkealla hyötysuhteella, niiden EMI-emissiot ovat vaadittujen rajojen alapuolella ja ne ovat täydellisen käyttövalmiita.

DigiKey logo

Disclaimer: The opinions, beliefs, and viewpoints expressed by the various authors and/or forum participants on this website do not necessarily reflect the opinions, beliefs, and viewpoints of DigiKey or official policies of DigiKey.

Tietoja kirjoittajasta

Image of Bill Schweber

Bill Schweber

Bill Schweber on elektroniikkasuunnittelija, joka on kirjoittanut elektronisista viestintäjärjestelmistä kolme oppikirjaa samoin kuin satoja teknisiä artikkeleita, mielipidepalstoja sekä tuotekuvauksia. Aikaisemmissa rooleissaan hän on toiminut teknisen verkkosivuston hallinnoijana useissa EE Times -lehden aihekohtaisissa sivustoissa, samoin kuin EDN-lehden päätoimittajana ja analogiapuolen toimittajana.

Analog Devices, Inc. -yrityksessä (analogisten ja sekasignaalimikropiirien johtava myyjä) Bill toimi markkinointiviestinnässä (suhdetoiminta). Tämän seurauksena hän on toiminut teknisen PR-toimen molemmilla puolilla, esitellyt yrityksen tuotteita, kertomuksia ja viestejä medialle sekä ottanut niitä vastaan.

Ennen MarCom-roolia Analogilla Bill toimi avustavana toimittajana yrityksen kunnioitetussa teknisessä julkaisussa ja työskenteli myös yrityksen tuotemarkkinoinnissa sekä sovellussuunnitteluryhmissä. Ennen näitä rooleja Bill työskenteli Instron Corp. -yrityksessä tehden käytännön analogipiirien ja päävirtapiirien suunnittelua ja järjestelmäintegraatiota materiaalitestauskoneiden ohjausta varten.

Hän on suorittanut Massachusettsin yliopistossa MSEE- ja Columbian yliopistossa BSEE-tutkinnon ja toimii rekisteröitynä ammatti-insinöörinä. Hänellä on myös korkeampi radioamatöörilisenssi. Bill on myös suunnitellut, kirjoittanut ja esittänyt verkkokursseja useista suunnitteluaiheista, mukaan lukien MOSFET:tien perusteet, AD-muuntimen valinta sekä ledien ohjaus.

Tietoja tästä julkaisijasta

DigiKeyn kirjoittajat Pohjois-Amerikassa