Programlanabilir kompanzasyonlu yüksek verimli ve yüksek yoğunluklu PSM Modülü regülatörü
Tarih: 2020-01-09
Yazar: Haihua Zhou, Jian Li ve Simon Tian
Kaynak: Analog Devices
FPGA geliştirme kartlarının yanı sıra prototip oluşturma, test ve ölçüm uygulamaları, çok yönlü yüksek yoğunluklu güç çözümleri gerektirir. LTM4678, dijital güç sistemi yönetimi (PSM) işlevine sahip 16 mm x 16 mm küçük boyutlu çift 25 A veya tek 50 A µModül regülatörüdür. Cihaz şu özelliklere sahiptir:
-
Çift dijital ayarlanabilir analog döngü ve kontrol ve izleme için bir dijital arayüz.
-
Geniş giriş voltaj aralığı: 4,5 V - 16 V
-
Geniş çıkış voltaj aralığı: 0,5 V ila 3,3 V
-
Tüm sıcaklık aralığında ±% 0,5 maksimum DC çıkış hatası
-
±% 5 mevcut yeniden okuma doğruluğu
-
1 m'den az DCR akım algılama
-
Entegre giriş akımı algılama amplifikatörü
-
400 kHz PMBus uyumlu I2C seri arayüz
-
125 Hz'ye kadar uzaktan örnekleme yoklama oranını destekler
-
Entegre bir 16 bit - ADC
-
Sabit frekans akım modu kontrolü
-
Dengeli akım paylaşım kabiliyeti ile paralel olarak kullanılabilir
-
16 mm × 16 mm × 5,86 mm CoP-BGA paketi
I2C tabanlı PMBus arayüzü ve programlanabilir döngü kompanzasyonu
LTM4678, bir PMBus / SMBus / I2C dijital arabirimi üzerinden yapılandırılabilen ve izlenebilen ADI'nin Güç Sistemi Yönetimi (PSM) Modülü serisine aittir. PC tabanlı LTpowerPlay aracı, güç kaynağı voltajı, akım, güç tüketimi, sıralama, marj ayarı ve arıza kaydı verilerinin görsel olarak izlenmesini ve kontrolünü gerçekleştirebilir. LTM4678, dinamik performans ayarı PCB kartının tekrar tekrar yapılmasını veya değiştirilmesini gerektirmediğinden tasarım süresini büyük ölçüde kısaltan programlanabilir döngü kompanzasyonuna (gm ve RTH) sahip ilk modül regülatörüdür.
Geliştirilmiş termal performans, küçük boyut ve yüksek güç yoğunluğu elde etmek için CoP-BGA paketi
Termal olarak geliştirilmiş yerleşik bileşen seviyesi (CoP) BGA paketi, 16 mm x 16 mm'lik küçük bir PCB alanına sahip yüksek güçlü LTC4678'i gerçekleştirmek için benimsenmiştir. İndüktör, istiflenmiş bir tasarıma sahiptir ve devre kartının sıcaklığını etkili bir şekilde azaltmak için bir ısı emici olarak kullanılır.
Daha yüksek akıma kolayca ayarlamak için mevcut mod kontrolünü kullanın
LTM4678, tepe akım modu kontrolünü kullanır. Mevcut döngüyü döngüye göre izleyin ve kontrol edin. Çok fazlı paralel uygulamalarda akım paylaşımını gerçekleştirmek için.
Diğer benzersiz özellikler
-
Yüksek akım uygulamalarında, uzaktan çift çıkışlı algılama, izlerdeki voltaj düşüşlerini telafi edebilir.
-
Sıcaklık aralığındaki maksimum ±% 0,5 DC çıkış hatası, ek ayar marjı sağlar
-
Doğrudan giriş akımı algılama, doğru giriş akımını ve gücünü ölçebilir
-
Çıkış voltajı düzenleme aralığı içinde olduğunda, özel PGOOD pini aşağı akım sistemi için sinyaller sağlar.
-
Yüksek VIN koşullarında, EXTVCC pini verimliliği en üst düzeye çıkarabilir
Çift çıkış dönüştürücü (1 V / 25 A ve 1,8 V / 25 A)
Şekil 1, tipik bir 5,75 V ila 16 V giriş, çift çıkış çözümünü göstermektedir. LTM4678'in iki kanalı, 180 ° 'lik göreceli bir faz kayması ile çalışır, böylece giriş rms akım dalgalanmasını ve kapasitör boyutunu azaltır.
Şekil 1.1 V / 25 A ve 1.8 V / 25 A çıkışı (I2C seri kontrol ve izleme arayüzü ile).
Şekil 2'de gösterildiği gibi, zorunlu sürekli akım modunda (CCM), genel çözüm verimliliği% 85,8 (1,0 V / 25 A çıkış) ve% 90,4 (1,8 V / 25 A) 'dır.
Şekil 2. İki çıktının verimliliği.
Şekil 3, VIN = 12 V, VOUT0 = 1,0 V / 25 A ve VOUT1 = 1,8 V / 25 A ve 200 LFM olduğunda LTM4678'in termal performansını göstermektedir. Sıcak nokta (CH1 üzerindeki indüktör) 63 ° C'lik bir sıcaklık artışına sahiptir ve bu sırada ortam sıcaklığı yaklaşık 24 ° C'dir.
Şekil 3. Çift çıkışlı dönüştürücünün termal performansı.
Çok fazlı (Çok fazlı), tek çıkışlı yüksek akım (12 V - 1 V / 250 A)
LTM4678, daha yüksek bir akım çözümü oluşturmak için çok fazlı tek çıkışlı bir dönüştürücü olarak yapılandırılabilir. Şekil 4, birden çok LTM4678'i bağlamanın bir blok diyagramını göstermektedir. Çıkış akımını artırmak için, sadece ilave LTM4678 ekleyin ve ilgili VIN, VOUT, VOSNS +, VOSNS, PGOOD, COMPA / b, RUN, FAULT, SYNC ve GND pinlerini birbirine bağlayın.
Şekil 4. Çok fazlı çalışmanın basitliğini gösteren blok diyagram.
Şekil 5, beş LTM4678 paralel bağlandığında (10 faz) her faz tarafından sağlanan akımı gösterir. 10 faz arasındaki maksimum akım farkı, dengeli bir akım paylaşımını temsil eden 0,75 A'dır (25 A'ya göre hesaplanan% 3).
Şekil 5.5 LTM4678 cihazları arasında akım paylaşımı (10 fazlı paralel).
Şekil 6, 5 paralel LTM4678'in (220 A çıkış altında ve 450 LFM hava akımı uygulanmış) termal görüntüsünü göstermektedir. 5 Modül regülatör arasındaki maksimum sıcaklık farkı 10 ° C'dir. Şekil 7, 8 aşamalı bir çözümün tam şemasını göstermektedir.
Şekil 6. Çok fazlı bir dönüştürücünün termal özellikleri
Şekil 7. Dört LTM4678 kullanan 8 fazlı çalışma (1 V / 200 A çıkış üretir).
sonuç olarak
LTM4678 Modülü, yüksek verimlilik ve yüksek güç sağlayabilen, az yer kaplayan (16 mm x 16 mm) genel amaçlı, yüksek performanslı bir güç kaynağı çözümüdür. Küçük boyutu ve kullanımı kolay özellikler, LTM4678'i FPGA geliştirme kartları gibi yer kısıtlaması olan tasarımlar için ideal hale getirir. Telekomünikasyon ve veri iletişim sistemlerinde ve endüstriyel ve bilgisayar sistemi uygulamalarında daha yüksek akım gerektiren uygulamalar için, çok fazlı işlemleri gerçekleştirmek üzere birden çok LTM4678 paralel olarak bağlanabilir.
yazar hakkında
Haihua Zhou, ADI'de kıdemli bir uygulama mühendisidir. Çalışmaları arasında µModule buck regulator ve buck regulator IC uygulamaları bulunmaktadır. ADI'ye katılmadan önce Infineon / International Rectifier'da GaN uygulamaları üzerinde çalıştı. Singapur Ulusal Üniversitesi'nden doktora derecesine sahiptir.
Jian Li, 2004 yılında Çin'deki Tsinghua Üniversitesi'nden kontrol teorisi ve kontrol mühendisliği alanında yüksek lisans derecesi ve 2009'da Virginia Tech'ten güç elektroniği alanında doktora derecesi aldı. Halen ADI'nin güç ürünü uygulama mühendisliği müdürüdür. 9 ABD patentine sahiptir ve 20'den fazla dergi ve konferans bildirisi yayınlamıştır.
Simon Tian, ADI'de Module tasarım mühendisidir ve bu görevi üstlenmeden önce ADI'de uygulama mühendisiydi. 2015 yılında Virginia Tech'ten elektrik mühendisliği alanında doktora derecesi aldı ve 20'den fazla teknik makale yayınladı.
Telif hakkı bildirimi: Özel olarak belirtilen orijinal makalelere ek olarak, bu sitenin içeriği sadece daha fazla bilgi vermek içindir ve bu sitenin görüşlerini kabul ettiği anlamına gelmez. Yeniden basılmış tüm makalelerin, resimlerin, ses / video dosyalarının ve diğer materyallerin telif hakkı telif hakkı sahibine aittir. Bu sitede kullanılan orijinal olmayan yazıların ve resimlerin içeriği ile telif hakkının doğrulanması için tek tek iletişime geçilemez. Çalışmanın içeriği, telif hakkı ve diğer konular söz konusuysa, lütfen bize e-posta veya telefon yoluyla zamanında bildirin, böylece her iki taraf için de gereksiz ekonomik kayıpları önlemek için hızlı bir şekilde uygun önlemleri alabiliriz. İletişim numarası: 010-82306116; e-posta: aet@chinaaet.com.
