Z modulů Renesas vytáhneme až 15 A. Číslicové řízení není podmínkou

Na dodávku energie přímo v místě zátěže (POL) tvořené moderními hradlovými poli FPGA, signálovými procesory DSP, specialitami v podobě ASIC nebo např. paměťmi budou kladeny stále větší nároky. Servery, telekomunikační systémy, ale též mnohé další průmyslové aplikace mohou sice tvrdě bojovat s nedostatkem prostoru, ale se zdroji napájení by rozhodně měly „žít v míru“.

S PMBus i bez něj

Napájení lze pochopitelně řešit i s diskrétními součástkami. Pokud však výrobci dovolíme schovat PWM kontrolér, výkonové MOSFETy a třeba též indukčnost do nového, teplotně optimalizovaného modulu pouzdřeného ve stylu GHDA, tedy jako „Grid High Density Array“, ušetříme si nejen spoustu starostí, ale také hromadu vnějších součástek. Ty pak budou z velké části tvořeny především vstupními a výstupními keramickými kondenzátory.

Přesně taková je i představa společnosti Renesas Electronics. Letos v březnu ji zhmotnila v podobě hybridních digitálních obvodů řady ISL828xM a třeba též analogově řešených prvků skupiny ISL821xM [1]. Součástky budou celkem čtyři. Jejich společným jmenovatelem se stávají rozměry 12 × 11 mm umocněné výškou lehce přes pět milimetrů. Na výběr pokaždé dostaneme mezi výstupní proudovou zatížitelností 10 nebo celých 15 A, přičemž osmičkové varianty může ještě zdobit rozhraní PMBus™.

R4 neznamená jen odpor

Základní schéma zapojení v případě číslicově řešených DC/DC modulů ISL8282M [2] sledujeme na obr. 2. Hybridní struktura se pyšní hustotou výkonu 115 mA vztažených na čtvereční milimetr a třeba i špičkovou účinností útočící na hranici 95 %. Typické průběhy napříč celým rozsahem pak ilustruje obr. 3. Kompletní synchronně snižující návrh s jedním kanálem zvládá vstupní napěťový rozsah od 4,5 V až do 16,5 V, zatímco výstup definujeme někde mezi 500 mV a desetinásobkem této hodnoty. Řešení spíná v pásmu od 300 kHz až do 1 MHz, přičemž se změnami zatížení, vstupu, ale také teploty vykazuje toleranci ±1,5 %. Obvody ISL8210M se pak spolu s ISL8212M v rámci stejného, vývodově kompatibilního pouzdra ubírají spíše analogovou cestou. Bez ohledu na použité rozhraní dosahuje cena za jeden modul při odběru tisíce kusů zhruba deseti dolarů.

Návrh běžně počítá s odporovými děliči, takže nepochybujeme o tom, že se v rozpisce součástek objeví také rezistor s indexem čtyři. Ale pozor, chráněným označením R4™ bude výrobce spíše odkazovat na svou architekturu velmi rychlé řídicí smyčky, jinak také „Rapid Robust Ripple Regulator“ [3]. Bez potíží tak lze přepínat mezi PFM a PWM, v závislosti na zatížení dostavit spínací kmitočet nebo i střídu a ještě přitom vyloučit potřebu vnějších rezistorů či kapacit. Zbytečné překmity či podkmity se prostě nenosí.