Nenasytné zátěže obsluhujte se zdroji od Renesas

Dodávat skutečně „hladovým“ prvkům CPU, FPGA, GPU či ASIC proudy nejen o velikosti desítek, ale klidně i vyšších stovek ampér nemusí být zase tak složité. Ve firmě Renesas Electronics pro takové účely důmyslně kombinují služby speciálních řídicích obvodů a navazujících integrovaných stupňů s výkonovými tranzistory. Aktuálně již ve druhé generaci.

DMP i SPS

Cesta k cíli nemusí být vůbec dlouhá, zvláště když zde můžeme využít několika „zkratek“ – dokonce i při označování jednotlivých stavebních bloků, přesněji tedy DMP kontrolérů (Digital Multiphase) a také modulů SPS odkazujících na „Smart Power Stage“. Nových, číslicově řešených kontrolérů pro systémy napájení vystavěné s větším počtem stupňů, které konfigurujeme softwarovými prostředky, napočítáme celkem patnáct. Sekundovat jim pak bude šest chytře řešených výkonových bloků, s nimiž do moderních zátěží výpočetního charakteru dodáváme ve vhodné kombinaci součástek od desíti až po více než tisíc ampér. Výrobce svou nabídku kontrolérů v rodinách obvodů ISL6822x, ISL6823x nebo RAA2282xx a také koncových stupňů ISL993xx či RAA2213xx představil v polovině října [1].

Chráněnou firemní architekturu, která pro účely vyvažování proudu v jednotlivých cyklech a také k dosažení rychlejší odezvy nebo i menší výstupní kapacity využívá způsobu řízení odvíjejícího se od uměle vytvářeného proudového signálu, navíc s nulovou prodlevou jsme na stránkách DPS Elektronika od A do Z blíže popisovali v [2]. Vysoce spolehlivé systémy tak bude možné osazovat výhradně keramickými kondenzátory, zatímco další ladění aplikace se obejde bez nutnosti cokoli pájet – stačí jen software Power- Navigator™ od Renesas, mimochodem první řešení svého druhu pro digitální kontroléry provozované s více stupni.

Zdvojovat netřeba

Dva výkonové stupně umí víc než pouhý jeden a dvacet bloků toho zvládne násobně tolik! DMP kontroléry ve své nové generaci nabízí flexibilní přístup s možností dalšího rozšiřování, takže se pohodlně přizpůsobíme různým systémovým požadavkům, aniž přitom sáhneme po zdvojovacích obvodech typu „Phase Doubler“, které u kontrolérů navržených kupříkladu pro dva bloky a se dvěma signály PWM umožňovaly činnost se čtyřmi stupni. Díky počtu výkonových bloků, které jsou zcela přirozeně podporovány v rozmezí od dvou až po rovných dvacet, není proto vůbec těžké najít kontrolér, který proudovým poměrům na zátěži zcela vyhoví – zde např. s řídicími obvody RAA228218 a právě pro x ≤ 20 [3]. Vlastní nonvolatilní paměť kromě toho umožní uložit plnou konfiguraci vždy na místě, tedy bez potřeby samostatných součástek pro nastavování a ladění. Samozřejmostí je i záznam stavů v „černé skříňce“ pro ještě rychlejší diagnostiku. Kompletní systém číslicově řízeného zdroje napájení pak sledujeme a ovládáme prostřednictvím rozhraní PMBus a AVSBus (Adaptive Voltage Scaling).

Výkonové kompaktní bloky SPS [4] s vlastním buzením a rovněž i FETy se mohou pochlubit nejvyššími trvalými proudy 20 až 90 A, třeba jako na obr. 1. K rekonstrukci proudu tekoucího indukčností přitom dochází na základě snímání poměrů na tranzistorech uvnitř součástky. Vyhneme se tak zejména potřebě kompenzovat teplotu, včetně proměnného DCR. Rozměry pouzder typu QFN navíc nepřekračují 5 × 6 mm, resp. 8 × 8 mm v případě největších DMP kontrolérů.