Vystupujete v páru? Díky stupni ePower™ na to nejste sami

Výkonové tranzistory patří k součástkám, které je škoda od sebe jen tak oddělovat. Výrobci si krásu takového spojení velmi dobře uvědomují a nechávají proto oba zúčastněné prvky často přebývat pod jednou společnou „střechou“ již od výroby. Někteří ale půjdou ještě dál.

Měniče, budiče i zesilovače

Co kdybyste místo „pouhých“ tranzistorů obdrželi v rámci společného monolitického čipu raději hned celý výkonový stupeň? A mohl by navíc těžit i z předností spojovaných s nitridem galia? Ve společnosti Efficient Power Conversion (EPC) říkají jasné ano. A aby svému závazku dostáli, představili letos v březnu hned prvního čestného zástupce nové rodiny integrovaných obvodů – stupeň ePower™ bojující nejen za lepší parametry, ale také menší rozměry zapojení s obrovskými hustotami výkonu, jako jsou např. spínané DC/DC zdroje napájení, systémy buzení motorů, zesilovače provozované ve třídě D a další [1].

Výkonový stupeň, jehož dokumentace v době psaní článku spadala stále do kategorie „Preliminary“, ponese označení EPC2152 [2]. Vnitřní zapojení celé struktury o rozměrech 3,9 × 2,6 × 0,63 mm pak máme podrobněji vykresleno na obr. 2 - zde v podobě prvku U10 tvořícího jádro vývojové desky pro poloviční můstky s vlastním buzením [3]. Výrobce se nebrání jmenovitému výstupnímu zatížení 12,5 A (vstupní napětí 48 V, výstup 12 V, 1 MHz – podrobněji viz datasheet), kmitočtovému rozsahu s PWM do 3 MHz, vstupnímu napěťovému rozsahu 60 V (V_IN a V_SW přitom v absolutních maximech dosahují až 80 V) nebo např. napájecímu napětí pro nižší (V_DD vůči zemi), resp. vyšší stranu napájení (V_BOOT – V_SW) s typickou úrovní 12 V. Řešení nabízí samostatné a nezávislé řídicí vstupy a také kompatibilitu s kontroléry využívajícími logické úrovně CMOS, 3,3 V či 5 V.

OO Rozměry klesají, rodina se rozrůstá

Začne-li takto vznikající snižující měnič během převodu z 48 V na 12 V spínat na frekvenci 1 MHz, můžeme díky miniaturizovanému stupni ePower™ EPC2152 očekávat špičkovou účinnost útočící až na hranici 96 %. Co když ale hodláte pracovat na ještě vyšších kmitočtech a s ještě většími proudovými odběry? Ve společnosti EPC pamatují i na takové situace a jedním dechem dodávají, že provedení na způsob CSP (Chip Scale Package), stejně jako QFM (Quad Flat Module) budou dále přibývat. Již brzy se proto můžeme těšit na integrovaná výkonová řešení provozovaná až do 5 MHz, které v rámci jednoho stupně zajistí od 15 A až do 30 A.

Při odběru jednoho tisíce kusů si výrobce za jedno provedení obvodu EPC2152 s výstupními FETy eGaN® účtuje přibližně pět dolarů. Pro zájemce o zmíněné technologie tranzistorů je navíc přichystána série více než desíti výukových videí.