Silent Switcher μModule regulátor 1,2 A s velmi nízkou úrovní elektromagnetického vyzařování v pouzdru BGA 4 × 4 × 1,92 mm

Stále více zaplněné desky plošných spojů (DPS) ponechávají méně místa na vysoce výkonné DC-DC měniče. Elektromagnetické vyzařování (EMI) je významným problémem při velmi husté zástavbě plošných spojů, což omezuje oblast přijatelných řešení napájení. Regulátor LTM8074 μModule® velmi snadno splňuje tyto omezující faktory. Jedná se o kompaktní řešení a díky svým velmi malým rozměrům se snadno vejde na hustě zaplněnou přední stranu DPS nebo na zadní stranu DPS díky nízkému profilu. Obvod LTM8074 je vyroben technologií Silent Switcher®, díky které obvod snadno splní přísné nároky při testování EMI bez dalších filtračních a stínicích prvků, což zjednodušuje návrh a konstrukci.

Silent Switcher μModule regulátor 1,2 A

Obvod LTM8074 je kompletní DC-DC snižující měnič s velmi nízkým EMI, vysokým vstupním i výstupním napětím. Řídicí obvod, výkonové spínače, cívka a podpůrné komponenty jsou integrovány v pouzdru BGA s nízkým profilem 4 × 4 × 1,92 mm pro povrchovou montáž, které vyhovuje směrnici RoHS (obr. 1), což umožňuje využití zadní strany DPS pro výkonné napájecí zdroje.

LTM8074 pracuje v širokém rozsahu vstupních napětí 3,4 V až 40 V a výstupním napětím 0,78 V až 15 V. Výstupní napětí obvodu má přesnou stabilizaci s výstupním proudem až 1,2 A. Vysoká účinnost a tepelně vylepšené pouzdro umožnilo konstrukci tohoto obvodu s velmi vysokou výkonovou hustotou. Obr. 2 znázorňuje nárůst teploty pouzdra LTM8074 při nominální zátěži a demonstruje tak velmi dobrou tepelnou vodivost pouzdra.

Interní řídicí část pracuje v konfiguraci řízení špičkového proudu, jež umožňuje velmi rychlou přechodovou odezvu a vynikající stabilitu smyčky. Na obr. 3 je zobrazena přechodová odezva a velmi malé napěťové překmity při změně zátěže.

Návrh je zjednodušen optimalizovanou vnitřní kompenzací zpětné vazby, která poskytuje dostatečně stabilní oblast v široké škále provozních podmínek s rozmanitou škálou výstupních kondenzátorů. LTM8074 má rysy Silent Switcher architektury, jež minimalizuje vyzařované emise a umožňuje tak velmi snadné splnění standardu elektromagnetické kompatibility.

Všechny podpůrné komponenty jsou integrovány do kompaktního pouzdra LTM8074, což zjednodušuje návrh DPS a snižuje požadavky na velikost řešení. Pro kompletní zapojení již stačí doplnit jen vstupní a výstupní kondenzátory, odpory pro nastavení kmitočtu a napětí. Typické zapojení a jeho účinnost jsou znázorněny na obr. 4 a obr. 5.

Navzdory tomu, že výsledkem konstrukce μModulu LTM8074 je malý, téměř nezávislý regulační systém, je škála parametrů snadno nastavitelná, aby bylo vyhověno potřebám konkrétní aplikace. Výstupní napětí a provozní frekvence jsou nastavitelné odpory, provozní frekvenci je možné nastavit tak, aby se dala synchronizovat s externím zdrojem kmitočtu. Modul LTM8074 je také vybaven programovatelným obvodem pro pomalý náběh (Soft-Start), sledováním výstupního napětí (FB), indikátorem provozního stavu (POWER GOOD), externím zapnutím obvodu (ENABLE) a možností využití různých provozních režimů, jako jsou přeskakování pulsů „pulse-skipping mode“, série pulsů „Burst Mode®“ pro optimalizaci účinnosti při nízké zátěži a modulace rozptýleného spektra „spread spectrum modulation” pro lepší EMI výsledky.

Velmi nízké vyzařování: CISPR 22 Třída B

Spínané regulátory přirozeně produkují EMI, protože jejich provoz vyžaduje velmi rychlé spínací časy výkonových prvků a vysoké kmitočty pro použití malých pasivních součástek. Místo obtížné techniky zmírňování EMI vyzařování jako například snížení frekvence, dodatečné filtrační obvody nebo instalaci stínění dosahuje LT8074 nízkého EMI vyzařování, jež je výsledkem zabudované technologie Silent Switcher architektury. Není zde tedy potřeba použít externí obvody nebo speciální návrh DPS pro dosažení EMI standardu, jako je například CISPR 22 třída B, tak jak demonstruje obrázek 6 a 7.

Závěr

Obvod LTM8074 je kompaktní 1,2A μModule regulátor, který pokrývá velký rozsah vstupního a výstupního napětí. Je vybaven Silent Switcher technologií pro dosažení velmi nízkého vyzařování (EMI) a přizpůsobivou konstrukcí, která umožňuje použití tohoto obvodu v široké škále aplikací od přenosných zařízení až po hustě osazené DPS v průmyslu.