Журнал РАДИОЛОЦМАН, август 2015
Jian Li, Yingyi Yan и Marvin Macairan, Linear Technology
Design Note 542
Введение
Микромодуль LTM4675 сдвоенного 9-амперного или одиночного 18-амепрного понижающего DC/DC преобразователя оснащен шиной PMBus, являющейся открытой разновидностью интерфейсного протокола I2C, с помощью которой можно дистанционно конфигурировать устройство и получать телеметрическую информацию о параметрах системы управления питанием (PSM – power system management). В его корпусе BGA с размерами 16 × 11.9 × 3.51 мм содержатся аналоговые цепи регулирования, точные схемы смешанных сигналов, EEPROM, силовые MOSFET, индуктивности и вспомогательные компоненты. Устройство преобразует широкий диапазон входных напряжений от 4.5 В до 17 В в выходное постоянное напряжение 0.5 В … 5.5 В, стабилизируемое с точностью ±0.5% во всем диапазоне рабочих температур. Характеристики мощных выходных каскадов LTM4675 могут настраиваться по цифровым каналам управления для установки граничных значений, скорости нарастания, последовательности включения и длительности задержек. Максимальное время включения равно 70 мс. Данные телеметрии содержат информацию о входных и выходных напряжениях и токах, температуре, текущих пиковых значениях, времени работы, неисправностях и предупреждениях. Ошибка измерения параметров телеметрии при токе нагрузки 9 А не превышает ±2.5% во всем диапазоне рабочих температур.
LTM4675 облегчает конструирование высокоэффективных и надежных источников питания с большой плотностью мощности, необходимых для телекоммуникационного оборудования, систем передачи данных, а также для промышленных и измерительных приложений. LTM4675 поставляются в корпусах BGA размером 16 × 11.9 × 3.51 мм, контакты которых могут быть изготовлены из оловянно-свинцового сплава, или же полностью удовлетворять требованиям директивы RoHS.
Двухканальный регулятор с выходными токами 9 А и цифровым управлением питанием
Типовая схема включения LTM4675 показана на Рисунке 1. Входное напряжение может находиться в диапазоне от 5.75 В до 17 В, а выходные напряжения равны 1 В и 1.8 В при максимальном токе нагрузки 9 А. На Рисунке 2 изображены зависимости КПД каждого канала от тока нагрузки при различных выходных напряжениях VO.
 |
|
| Рисунок 1. | DC/DC преобразователь 1 В/9 А и 1.8 В/9 А на основе микромодуля с последовательным интерфейсом. |
LTM4675 может иметь высокий КПД в широком диапазоне рабочих режимов. Из Рисунка 3 видно, что температура корпуса в отсутствие воздушного охлаждения достигает максимального значения 84.1 °C, когда модуль работает при входном напряжении 12 В, а напряжение на нагрузке равно 1 В при токе 9 А в одном канале и 1.8 В/9 А в другом.
 |
|
| Рисунок 2. | Зависимость КПД одного канала LTM4675 от тока нагрузки при входном напряжении 12 В. |
Частотная компенсация петли ОС модуля LTM4675 осуществляется внутренними цепями, однако для оптимизации отклика на скачки нагрузки в конкретных режимах работы возможно использование и внешних схем.
 |
|
| Рисунок 3. | Измеренные на демонстрационной плате DC2053A тепловые характеристики LTM4675 без обдува при входном напряжении 12 В и параметрах нагрузки 1 В/9 А в одном канале и 1.8 В/9 А в другом. Максимальная температура перегрева 61.1 °C при температуре окружающей среды 23 °C. |
LTM4675 поддерживает совместимый с PMBus интерфейс SMBus, работающий на частоте до 400 кГц. К доступным для чтения данным относятся входное и выходное напряжения, токи, температуры, текущие пиковые значения, время работы, неисправности, предупреждения и сообщения об ошибках записи во встроенное EEPROM. Записывать в модуль можно служебную информацию и параметры конфигурации, включая выходное напряжение, последовательность и задержки включения напряжений, цифровые параметры мягкого пуска/останова, пороги блокировки при повышенном/пониженном напряжении и перегреве, частоты и фазы синхронизации. Гарантируется высокая точность считываемой телеметрической информации, обеспечиваемая интегрированным 16-битным ΔΣ АЦП.
Соединение нескольких модулей для увеличения выходного тока
В LTM4675 реализована архитектура с фиксированной частотой и управлением по пиковому току индуктивности, позволяющая поциклово ограничивать ток и распределять его между фазами при параллельной работе каналов. Для увеличения выходного тока несколько модулей легко включаются параллельно. Кроме того, LTM4675 может выполнять функции ведущего устройства в системе с другими модулями без функций PSM, обеспечивая многократное увеличение выходного тока. Например, управляя тремя модулями LTM4630, LTM4675 может регулировать выходной ток до 125 А. Тепловой портрет такой схемы показан на Рисунке 4. При обдуве со скоростью потока 400 футов в минуту температура самой горячей точки поднимается всего лишь до 66.2 °C. Единообразное распределение температуры между модулями говорит об отличном разделении токов.
 |
|
| Рисунок 4. |
Тепловой портрет многомодульной схемы со следующими входное напряжение: 12 В, Максимальная температура перегрева 66.2 °C при |
Заключение
LTM4675 является высокоэффективным микромодульным регулятором с большой плотностью мощности и встроенной цифровой системой управления питанием. Со всем перечисленным выше набором функций LTM4675 идеально подходят для использования в телекоммуникационном оборудовании, системах передачи данных, промышленных и измерительных приложениях.
Купить LTM4675 на РадиоЛоцман.Цены
