Egyenáramú szabályozóknál jelentkező zajkibocsátási valamint a hatásfokra és az áramköri elrendezésre vonatkozó problémák megoldása integrált tápmodulokkal

By Bill Schweber

Contributed By DigiKey's North American Editors

Egy legfeljebb 10 voltos alacsony feszültségű és körülbelül 2–15 amperes szerény áramerősségű egyszerű feszültségcsökkentő egyenáramú szabályozó megépítése első ránézésre nem tűnik olyan nehéz feladatnak. A tervezőnek csak ki kell választania egy megfelelő kapcsolóüzemű szabályozó IC-t, majd az adatlapon vagy a felhasználási ismertetőben található példaáramkör segítségével ki kell azt egészítenie néhány passzív alkatrésszel. De ezzel a tervezés vajon tényleg befejezettnek tekinthető, és a kialakítás készen áll egy kísérleti sorozat vagy akár a gyártás megkezdésére? Valószínűleg nem.

Bár a szabályozó képes a kívánt egyenáramú tápsínként működni, még mindig számos potenciális probléma és kérdés merül fel. Először is, előfordulhat, hogy a hatásfok nem feltétlenül felel meg a projektcéloknak vagy a szabályozási követelményeknek, aminek következtében az eszköz működése miatti hőterhelés nő, az akkumulátor élettartama pedig rövidül. Másodszor, további alkatrészekre lehet szükség a megfelelő indítás, a tranziensekkel szembeni tűrés és az alacsony ingadozás biztosításához, ami viszont hatással van a méretre, a piacra kerülési időre és az alkatrészlista (BOM) egészére. Végül, és ami talán a legproblematikusabb lehet, előfordulhat, hogy a kialakítás nem felel meg az elektromágneses interferenciára (EMI) vagy rádiófrekvenciás interferenciára (RFI) vonatkozó, különböző szabályozási előírások által meghatározott egyre szigorúbb korlátozásoknak, ami újratervezést vagy kiegészítő komponensekkel való bővítést és tesztelést tesz szükségessé.

Ez a cikk az elvárások és a teljesítménybeli különbségeket mutatja be egy egyszerű kialakítású egyenáramú szabályozó és egy olyan másik azt felülmúló kialakítás között, amely teljesíti vagy meghaladja a hatásfokra, az alacsony sugárzott zajra és ingadozásra, valamint az általános integráltságra vonatkozó követelményeket. A cikk ezután bemutatja az Analog Devices gyártmányú Silent Switcher µModulokat, majd azt is, hogyan lehet velük megoldani az egyenáramú szabályozóknál felmerülő több problémát.

Első ránézésre úgy tűnhet, hogy IC-kkel könnyen menni fog

A feszültségcsökkentő egyenáramú (buck) szabályozókat széles körben használják egyenáramú tápsínek megvalósítására. Egy tipikus rendszerben több tíz ilyen különböző feszültséget biztosító tápsín is lehet, vagy pedig fizikailag elkülönített több tápsín, melyek azonos feszültséget biztosítanak. Ezek a feszültségcsökkentő szabályozók általában egy magasabb feszültséget, jellemzően 5 és 36 volt közötti egyenfeszültséget vesznek fel, melyet egyszámjegyű voltnyi értékre csökkentenek egy- vagy alacsony kétszámjegyű amper erősségű árammal (1. ábra).

Kép – az egyenáramú szabályozó (átalakító) szerepe1. ábra: Az egyenáramú szabályozó szerepe egyszerű: egy szabályozatlan egyenáramforrásról (amely lehet akkumulátor vagy egyenirányított és szűrt váltakozó áramú vezeték) felveszi a kapott feszültséget, míg kimenetként egy szigorúan szabályozott egyenáramú feszültséget biztosít (kép: Electronic Clinic)

Van jó és rossz hír is egy egyszerű feszültségcsökkentő szabályozó megépítésekor. A jó hír az, hogy általában nem nehéz olyan rendszert építeni, amely a működését tekintve „elég jó” teljesítményt nyújt. A feladat oroszlánrészét számos rendelkezésre álló kapcsolóüzemű IC el képes végezni, amelyeket csak egyetlen (vagy akár nulla) térvezérlésű tranzisztorral (FET-re) és néhány passzív alkatrésszel kell kiegészíteni a feladat elvégzéséhez. A feladatot megkönnyíti, hogy a szabályozó IC adatlapján szinte mindig található egy tipikus alkalmazási áramkör kapcsolási rajzzal, NyÁK tervvel és egy alkatrészlistával (BOM-mal), az alkatrészgyártók és az alkatrészek cikkszámainak esetleges feltüntetésével.

A mérnöki dilemma az, hogy előfordulhat, hogy az „elég jó” fokú működés esetleg nem lesz feltétlenül kielégítő néhány nem annyira nyilvánvaló szabályozási teljesítményparaméter tekintetében. Bár megfelelő vonali illetve terhelés oldali szabályozással és tranziensekre adott válasszal a kimeneti egyenáramú tápsín képes elegendő áramot szolgáltatni, ez csupán a kezdet a tápsínek történetében.

A való életben viszont az említett alapvető teljesítménykritériumok mellett a szabályozó működésére nézve más tényezők is mérvadók, amelyek közül néhány külső késznyerítő tényező. Ha a szabályozóra csupán egy olyan leegyszerűsített funkcionális blokkra tekintünk, amely szabályozatlan egyenáramú bemenetet fogad és szabályozott egyenáramú kimenetet ad le, akkor három olyan kritikus problémát kell a legtöbb szabályozónak jól kezelnie, melyek nem feltétlenül nyilvánvalók. Ezek a következők (2. ábra):

  • Alacsony hőmérséklet: külső környezetet befolyásoló minimális hőterhelés nagy hatásfok mellett.
  • Zajmentesség: alacsony kimeneti áramingadozás a hibamentes rendszerműködéshez, valamint alacsony elektromágneses zajkibocsátás a sugárzott (nem akusztikus) zajra vonatkozó szabványoknak való megfeleléshez.
  • Teljesség: integrált megoldásnak kell lennie, amely minimalizálja a méretet, a kockázatot, a BOM listát, a piacra kerülési időt és a többi kevésbé „fajsúlyos” problémát.

Kép – az egyenáramú szabályozónak alacsony hőmérsékleten kell működnie, nagy hatásfokúnak kell lennie, ezenkívül alacsony elektromágneses zajkibocsátásúnak és funkcionálisan teljesnek kell lennie.2. ábra: Egy egyenáramú szabályozónak többet kell tudnia a csupán stabil tápellátás biztosításánál: alacsony hőmérsékleten és nagy hatásfokon kell működnie, alacsony elektromágneses zajkibocsátással és funkcionálisan teljesnek kell lennie (kép: Math.stackexchange.com; a szerző által módosítva)

Ezeknek a problémáknak a kezelése számos kihívással jár, és megoldásuk sok frusztrációval járhat. Ez összhangban van a „80/20 szabállyal”, amely szerint a munka 80%-át általában a feladat utolsó 20%-ának megoldására fordítják. Részletesebben megvizsgálva a fenti három tényezőt:

Alacsony hőmérséklet: Minden tervező álma a nagy hatásfok, de ez pontosan milyen magas lehet, és milyen áron? A válasz a szokásos: a projekttől és a meghozandó kompromisszumoktól függ. A nagyobb hatásfok három fő okból fontos:

  1. A végtermék hűvösebb és ezáltal megbízhatóbb lesz, ami növeli a megbízhatóságot, lehetővé teszi az esetleges magasabb hőmérsékleten való működtetést, kiküszöbölhető az aktív légáramlással (ventilátorral) történő hűtés szükségessége, vagy pedig ha a természetes konvekciós hűtés elfogadható megoldás, akkor az egyszerűbben megvalósítható. Magas hőmérsékleten szükség lehet arra, hogy a különösen forró alkatrészeket a megengedett maximális hőmérsékletük alatt és a biztonságos működési paramétereken belül tartsák.
  2. Még ha ezek a termikus tényezők nem is jelentenek gondot, a nagy hatásfok hosszabb üzemidőt biztosít az akkumulátorral működő rendszerek számára, vagy csökkenti az áramkörben soron következő AC-DC átalakító terhelését.
  3. Ma már számos olyan előírás van, amelyek meghatározott hatásfokon felüli működést írnak elő a különböző kategóriákhoz tartozó végtermékek számára. Bár ezekben a szabványokban nincs meghatározva, hogy a termékben lévő egyes tápsínek milyen hatásfokkal kell működniük, a tervező feladata biztosítani azt, hogy az összesített hatásfok a követelményeknek megfeleljen. Ez könnyebben megvalósul, ha a végső számításba beleszámító összes tápsín egyenáramú szabályozója jó hatásfokú, mivel a többi tápsínnel és egyéb veszteségforrásokkal való összegzéskor megfelelő tartalékot biztosít.

Zajmentesség: Tervezési szempontból a zaj két nagy kategóriára osztható. Először is, az egyenáramú szabályozó kimenetén a zajnak és az ingadozásnak elég alacsonynak kell lennie ahhoz, hogy az ne befolyásolja hátrányosan a rendszer működését. Ez egyre nagyobb gondot jelent, mivel a digitális áramkörökben a tápsín-feszültségek alacsony egyszámjegyűek, valamint fontos a precíziós analóg áramköröknél is, ahol a csupán néhány millivoltos ingadozás is ronthatja a megfelelő működést.

A másik fő probléma az elektromágneses zajkibocsátáshoz (EMI-hez) kapcsolódik. Az elektromágneses zajkibocsátásnak két típusa létezik: vezetett és sugárzott. A vezetett kibocsátás a termékhez csatlakozó vezetékeken és vezetőpályákon keresztül történik. Mivel a zaj a kialakítás egy adott kapcsára vagy csatlakozójára lokalizálódik, a vezetett kibocsátásra vonatkozó követelményeknek való megfelelés gyakran már a fejlesztési folyamat viszonylag korai szakaszában biztosítható az áramköri elemek jó elrendezésével és megfelelő szűrő hozzáadásával.

Sugárzott kibocsátások esetén azonban a helyzet nem ilyen egyszerű. Az áramköri lapon lévő minden áramot vezető vezeték sugárzó elektromágneses mezőt generál: minden vezetőpálya antennaként, minden rézfelület tükörként viselkedik. A tiszta szinuszhullám vagy egyenfeszültség kivételével minden jel széles spektrummal rendelkezik.

A probléma neheze az, hogy a tervező számára a rendszer teszteléséig még gondos tervezés esetén sem ismert, hogy a sugárzott kibocsátás mennyire fogja negatívan befolyásolni a működést, és a sugárzott kibocsátások tesztelése hivatalosan csak a lényegében már véglegesített kialakításra vonatkozóan végezhető el. A sugárzott elektromágneses zajt (EMI-t) szűrőkkel csökkentik, különböző módszerekkel csillapítva annak erősségét egy-egy adott frekvencián vagy egy adott frekvenciatartományon belül.

A térben sugárzott energia egy részét mágneses pajzs szerepét ellátó fémlemezzel csillapítják. A nyomtatott áramköri lapok vezetőpályáin (vezetett úton) terjedő alacsonyabb frekvenciák ferritekkel és más szűrőkkel szabályozhatók. Az árnyékolás hatásos, de új problémákat vet fel. Az elektromágnesességgel szembeni ellenállás szempontjából jól megtervezettnek kell lennie (ami gyakran meglepően nehéz). Ez növeli a költségeket, növeli az elfoglalt helyet az áramköri lapon, megnehezíti a hőszabályozást és a tesztelést, valamint további összeszerelési költségeket von maga után.

Másik módszerként a szabályozó kapcsolási jeleinek meredeksége csökkenthető. Ennek azonban az a nemkívánatos következménye, hogy csökken a hatásfok, megnő a minimális be- és kikapcsolási idő, valamint a szükséges holtidő, és csökken az áramszabályozási hurok sebessége is.

Megint egy másik módszer, hogy úgy módosítják a szabályozó kialakítását, hogy a fő tervezési paraméterek gondos megválasztásával kisebb elektromágneses interferenciát okozzon. A szabályozók tervezésekor a fenti előnyök és hátrányok egyensúlyba hozásához fel kell mérni bizonyos paraméterek, például a kapcsolási frekvencia, a helyigény, a hatásfok és az eredő elektromágneses zajkibocsátás egymásra gyakorolt kölcsönhatását.

Például alacsonyabb kapcsolási frekvencián általában a kapcsolási veszteség és a zajkibocsátás csökken, és javul a hatásfok, de nagyobb alkatrészeket igényel, ami a területigény növekedésével jár. Ha nagyobb hatásfokra törekszünk, az alacsony minimális be- és kikapcsolási idővel jár, aminek következtében a jel felharmonikus tartalma a gyorsabb kapcsolási átmenetek miatt magasabb lesz. Általánosságban elmondható, hogy a kapcsolási frekvencia minden duplázásával az elektromágneses zajkibocsátás 6 dB-lel rosszabb lesz, ha minden más paraméter, például a kapcsolás és az átmeneti idők nem változnak. A szélessávú elektromágneses interferencia úgy viselkedik, mint egy elsőrendű felüláteresztő szűrő, 20 dB-lel magasabb kibocsátással, amikor a kapcsolási frekvencia tízszeresére nő.

Ennek kiküszöböléséhez a tapasztalt NyÁK-tervezők a szabályozó áramhurokjait a lehető legrövidebbre méretezik, és az aktív réteghez minél közelebbi árnyékoló földrétegeket használnak. Mindazonáltal a lábkiosztás, a tokozás felépítése, a hőszabályozási követelmények miatt, és mivel a leválasztó alkatrészek számára a megfelelő energiatároláshoz megfelelő tokméreteket kell biztosítani, az áramhurok hossza nem lehet rövidebb egy bizonyos minimumnál.

Hogy az elrendezési probléma még nagyobb legyen, egy tipikus planáris NyÁK-lapnál a vezetőpályák között 30 MHz felett mágneses vagy transzformátor típusú csatolás lép fel. Ez a csatolás gyengíti a szűrést, mivel minél magasabbak a felharmonikus frekvenciák, a nem kívánt mágneses csatolás annál erősebb lesz.

Mely szabványok a mérvadók?

Az elektromágneses interferencia világában nem egyetlen irányadó szabvány létezik, mivel a zajkibocsátás mértékének elfogadhatósága nagyrészt az alkalmazástól és a vonatkozó irányadó rendeletektől függ. A legtöbbet emlegetett szabványok az EN55022, a CISPR 22 és a CISPR 25. Az EN 55022 a CISPR 22 módosított változata, és az információtechnológiai berendezésekre vonatkozik. A szabványt a CENELEC, az Európai Elektrotechnikai Szabványügyi Bizottság készíti, és az elektrotechnikai mérnöki terület szabványosítására vonatkozik.

Ezek összetett szabványok, melyekben definiálva vannak a vizsgálati eljárások, a szondák, a műszerek, az adatelemzés és más egyebek. A szabvány által meghatározott számos határérték közül a tervezők számára gyakran a B osztályú sugárzási határérték a legrelevánsabb.

Teljesség: Még ha a központi alkatrész kialakítása és az azzal járó előnyök és hátrányok viszonylag jól ismertek is, a szükséges kiegészítő komponensek kiválasztása és megfelelő módon történő alkalmazásuk sem problémáktól mentes. Az alkatrészek elhelyezésében és specifikációiban, a nyomtatott áramköri lap földelő felületei és vezetőpályái terén, valamint az egyéb más tényezőkben mutatkozó kis különbségek hátrányosan befolyásolhatják a teljesítményt.

A modellezés és a szimuláció szükséges és segíthet, de a kapcsolódó parazita jelenségek nagyon nehezen térképezhetők fel, különösen ha az alkatrészek értékei változnak. Továbbá más beszállítótól származó alkatrész használata (vagy a preferált beszállító által be nem jelentett változás) esetén előfordulhat, hogy egy másod- vagy harmadrendű paraméter (például az induktivitás egyenáramú ellenállásának (DCR)) értéke finoman eltolódik, ami jelentős és nem várt következményekkel járhat.

Továbbá az elektromágneses zajkibocsátás egész forgatókönyve a passzív alkatrészek kismértékű áthelyezése vagy csak akár egyetlen további alkatrész hozzáadásával is módosulhat, és emiatt a kibocsátás túllépheti a megengedett határértékeket.

A problémák kezelése SilentSwitcher µModulokkal

A kockázatok előrejelzése és elhárítása természetes velejárója a tervezői munkának. A végtermék előállításakor megszokott stratégia e kockázatok számának és azok esetleges hatásaiknak a csökkentése. Egy lehetséges megoldás az, ha egy funkcionálisan teljes egyenáramú szabályozót használunk, amely a jó kialakításának és megvalósításának köszönhetően képes alacsony hőmérsékleten működni, zajmentes és önmagában teljes. Ismert eszköz használatával csökken a bizonytalanság, miközben a méret, a költségek, az elektromágneses interferencia, a BOM és az összeszerelési kockázatok terén jelen lévő szempontok is figyelembe vannak véve. Ez felgyorsítja a piacra kerülési időt és csökkenti az előírásoknak való megfeleléssel kapcsolatos aggodalmakat.

Az ilyen szabályozók egy teljes családjának – például az Analog Devices Silent Switcher µModuljainak – áttanulmányozásával a tervezők a szükséges névleges feszültségnek és áramerősségnek megfelelő egyenáramú szabályozót tudnak kiválasztani, ugyanakkor biztosak lehetnek abban, hogy az elektromágneses zajkibocsátásra vonatkozó előírások teljesülnek, a méret és a költség ismert lesz, és nem lesznek meglepetések.

Ezek a szabályozók szerkezetüket tekintve sokkal többek csupán innovatív kapcsolási rajzoknál és topológiáknál. A gyártásuk során alkalmazott módszerek többek között a következők:

  • 1. módszer: Kapcsoláskor a szabályozó rádiófrekvenciás (RF) oszcillátorként illetve RF forrásként működik, és ennek hatása kombinálódik az antennaként viselkedő bekötő huzalokkal. Ezáltal az egység egy RF-adóvá válik, amelynek nem kívánatos kibocsátott energiája meghaladhatja a megengedett határértékeket (3., 4. és 5. ábra).

Kép – az IC lapkája és a tokozás közötti bekötő huzalok3. ábra: Az integrált áramkör lapkájától a tokozásig húzódó bekötő huzalok miniatűr antennaként viselkednek, és nemkívánatos RF-energiát sugároznak (kép: Analog Devices)

Kép – a Silent Switcher modulok gyártása elején a bekötő huzalok helyett flipchip technológiát alkalmaznak4. ábra: A Silent Switcher modulok gyártása elején a bekötő huzalok helyett flipchip technológiát alkalmaznak, kiiktatva ezzel az energiát sugárzó huzalokat (kép: Analog Devices)

Kép – flipchip technológiával az antennák hatékonyan kiiktathatók5. ábra: Flipchip technológiával az antennák hatékonyan eltüntethetők és a kisugárzott energia minimalizálható (kép: Analog Devices)

  • 2. módszer: Szimmetrikus bemeneti kondenzátorok használata, egyensúlyban lévő, egymással ellentétes irányú áramok létrehozásával korlátozza az elektromágneses zajkibocsátást (6. ábra).

Kép – kettős, tükrözött bemeneti kondenzátorok6. ábra: Kettős, tükrözött bemeneti kondenzátorok beépítése az elektromágneses zajkibocsátás korlátozására (kép: Analog Devices)

  • 3. módszer: Végezetül, ellentétes irányú áramhurok használata a mágneses mezők megszüntetésére (7. ábra).

Kép – belső áramköri elrendezés ellentétes irányú áramhurkokkal7. ábra: Az olyan belső áramköri elrendezés, amely ellentétes irányú áramhurkokat tartalmaz megszünteti a nemkívánatos mágneses mezőket is (kép: Analog Devices)

Ezek a Silent Switcher µModulok képezik a legutóbbi fejlődési lépcsőt a feszültségcsökkentő szabályozók kialakítása és tokozása terén, a támogató komponenseket igénylő IC-től kezdve a beépített kondenzátorokkal rendelkező LQFN tokozású IC-n át a szükséges kondenzátorokkal és induktivitásokkal ellátott µModulig (8. ábra).

Kép – kondenzátorok és egy induktivitás beépítése a tokba8. ábra: A kondenzátoroknak és egy induktivitásnak a Silent Switcher µModulokba történő beépítése egy harmadik lépcsőfok az IC-alapú kapcsolóüzemű kapcsolószabályozók fejlődése terén (kép: Analog Devices)

Széleskörű kínálat az igények teljesítésére és a kompromisszumok

A Silent Switcher µModulok közé számos különálló egyedi egység tartozik, különböző bemeneti feszültségtartományokkal, kimeneti tápsín-feszültségekkel és kimeneti áramokkal. Az LTM8003 például egy 3,4–40 voltos bemenetű, 3,3 voltos kimenetű, folyamatosan 3,5 amperrel terhelhető (6 A csúcsértékű) µModul, amely megfelel a CISPR 25 szerinti 5. osztály határértékeinek, ugyanakkor mégis mindössze 9 × 6,25 mm méretű és 3,32 mm magas (9. ábra).

Kép – az Analog Devices LTM8003 Silent Switcher modulja egy apró, önálló tokozású eszköz (kattintson a nagyításhoz)9. ábra: Az LTM8003 Silent Switcher modulja egy apró, önálló tokozású eszköz, amely könnyen teljesíti a CISPR 25 szerinti 5. osztályra vonatkozó maximális sugárzott energiakibocsátási határértéket 0-tól 1000 MHz-ig (kép: Analog Devices)

Lábkiosztása olyan, hogy megfelel a hibamód- és hatáselemzésnek (Failure Mode Effects Analysis – FMEA) (LTM8003-3.3), ami azt jelenti, hogy a kimenet a szabályozott feszültségen vagy az alatt marad a szomszédos érintkezők (tűk) rövidzárlatakor, vagy ha egy tű szabadon marad. Tipikus nyugalmi árama mindössze 25 µA, a H-kategóriás változat névleges maximális működési hőmérséklete pedig 150 °C.

A tervezők számára elérhető a DC2416A fejlesztői kártya, melynek segítségével tanulmányozni tudják a szabályozó működését, és fel tudják mérni, hogy az a tervezett alkalmazásra megfelel-e vagy sem (10. ábra).

Kép – az Analog Devices DC2416A jelű fejlesztői kártyája10. ábra: A DC2416A fejlesztői kártya megkönnyíti az LTM8003 Silent Switcher modulhoz való csatlakozást és annak kiértékelését (kép: Analog Devices)

A Silent Switcher µModul család két (névlegesen hasonló) másik tagjainak, az LTM4657-nek (3,1–20 V bemenet; 0,5–5,5 V / 8 A kimenet) és az LTM4626-nek (3,1–20 V bemenet; 0,6–5,5 V / 12 A kimenet) az összehasonlítása mutatja, hogy a kínált eszközök kiválasztása milyen jellegű kompromisszumokkal jár. Az LTM4657-ben nagyobb értékű induktivitás található, mint az LTM4626-ban, így alacsonyabb frekvencián tud működni, csökkentve a kapcsolási veszteséget.

Az LTM4657 jobb megoldás nagy kapcsolási és alacsony vezetési veszteségek esetén, például olyan alkalmazásnál, ahol a terhelési áram alacsony és/vagy a bemeneti feszültség magas. Az azonos kapcsolási frekvencián, azonos 12 voltos bemenet és 5 voltos kimenet mellett működő LTM4626 és LTM4657 esetében látható, hogy a kapcsolási veszteséget illetően az LTM4657 jobban teljesít (11. ábra). Ezenkívül a nagyobb értékű induktivitásnak köszönhetően a kimeneti feszültség ingadozása csökken. Az LTM4626 azonban nagyobb terhelési áramot képes biztosítani, mint az LTM4657.

Kép – az Analog Devices LTM4626 és az LTM4657 eszközök hatásfok-összehasonlító grafikonja11. ábra: Az LTM4626 és az LTM4657 hatásfokainak összehasonlítása 1,25 MHz-en; azonos konfigurációval egy DC2989A fejlesztői kártya használatával a különbség kicsi, de tetten érhető (kép: Analog Devices)

A felhasználók az LTM4657 működését a DC2989A fejlesztői kártyával tudják kiértékelni (12. ábra), míg azok számára, akiknek az LTM4626 működését kell vizsgálniuk a DC2665A-A kártya áll rendelkezésre (13. ábra).

Kép – az Analog Devices DC2989A jelű fejlesztői kártyája12. ábra: A DC2989A fejlesztői kártyát az LTM4657 Silent Switcher kiértékelésének felgyorsítására tervezték (kép: Analog Devices)

Kép – az Analog Devices LTM4626 Silent Switcher modulhoz való DC2665A-A fejlesztői kártya13. ábra: Az LTM4626 Silent Switcher modulhoz rendelkezésre áll a DC2665A-A fejlesztői kártya a gyakorlás és a kiértékelés megkönnyítésére (kép: Analog Devices)

A Silent Switcher µModulok esetében nem csupán egy kimenetes modulok léteznek. Az LTM4628 például egy komplett, kettős 8 A erősségű áramot adó kapcsolóüzemű egyenáramú szabályozó, amely könnyen konfigurálható úgy is, hogy egyetlen kétfázisú 16 A-es kimenetes eszközként működjön (14. ábra). A modul 15 × 15 × 4,32 mm-es LGA és 15 × 15 × 4,92 mm-es BGA tokozásokban kapható. Tartalmazza a kapcsolóüzemű szabályozót, a teljesítmény-FET-eket, az induktivitást és az összes kiegészítő alkatrészt.

Kép – az Analog Devices LTM4628 két kimenetes, csatornánként 8 A-es kapcsolóüzemű egyenáramú szabályozójának áramköri rajza (kattintson a nagyításhoz)14. ábra: Az LTM4628 beállítható úgy, hogy két kimenetes, csatornánként 8 A-es, vagy pedig egy kimenetes, 16 A-es kapcsolóüzemű egyenáramú szabályozóként működjön (kép: Analog Devices)

A modul bemenő feszültségtartománya 4,5–26,5 V közötti, kimeneti feszültsége pedig 0,6–5,5 V között lehet, amely egyetlen külső ellenállással állítható. A felhasználók a DC1663A fejlesztői kártya (15. ábra) segítségével vizsgálhatják az egy vagy két kimenetes eszközként való működését.

Kép – az Analog Devices DC1663A jelű fejlesztői kártyája15. ábra: Az egy illetve két kimenetes LTM4628 kiértékelése a DC1663A fejlesztői kártya használatával gyorsítható fel (kép: Analog Devices)

Összegzés

Egy működőképes egyenáramú szabályozó megtervezése meglehetősen egyszerűen megoldható a rendelkezésre álló IC-kkel. Nem könnyű azonban olyan szabályozót készíteni, amely egyszerre kiemelkedő hatásfokú, funkcionálisan teljes, és megfelel a gyakran zavaros és szigorú szabályozói előírásoknak. Az Analog Devices Silent Switcher µModuljai segítségével a tervezési folyamat leegyszerűsíthető. Kockázatmentesen használhatók mivel alacsony hőmérsékleten és nagy hatásfokon működnek, az elektromágneses zajkibocsátásuk a megengedett határértékek alatt van és komplett alkatrészekként kulcsrakész megoldásként használhatók.

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.

About this author

Image of Bill Schweber

Bill Schweber

Bill Schweber gyengeáramú villamosmérnök (elektronikai mérnök), aki három szakkönyvet, valamint több száz műszaki cikket, véleménycikket és termékismertetőt írt az elektronikus kommunikációs rendszerekről. Korábban dolgozott az EE Times több tematikus weblapjának műszaki weblapfelelőseként, valamint volt az EDN vezető szerkesztője és analóg áramkörökkel foglalkozó rovatának szerkesztője is.

Az Analog Devices, Inc. cégnél (amely az analóg és vegyes jelű IC-k vezető szállítója) a marketingkommunikáció (közönségkapcsolatok) területén tevékenykedett, és ennek eredményeként a műszaki közönségkapcsolati (PR-) tevékenység mindkét oldalán megfordult: a vállalat termékeit, történeteit és üzeneteit mutatta be a médiának, és volt ezek célközönsége is.

Az Analog Devices cégnél betöltött marketingkommunikációs beosztását megelőzően az Analog elismert műszaki folyóiratának segédszerkesztője volt, és dolgozott a termékreklámozó és a berendezésmérnöki csoportban is. Ezeket a beosztásokat megelőzően az Instron Corp. cégnél állt alkalmazásban, ahol anyagvizsgáló gépek vezérléséhez szánt analóg és tápáramkörök tervezésével és rendszerbe illesztésével foglalkozott.

A Massachusettsi Egyetemen MSEE, a Columbia Egyetemen BSEE diplomát szerzett, regisztrált hivatásos mérnök, és Advanced Class (haladó szintű) rádióamatőr-engedélye is van. Emellett különböző műszaki témákról, többek között a MOSFET-ek alapjairól, az analóg-digitális átalakítók (ADC-k) kiválasztásának szempontjairól és a LED-ek meghajtásáról tervezett, írt és tartott internetes tanfolyamokat.

About this publisher

DigiKey's North American Editors