Kitronik Arcade pour BBC micro: bit et MakeCode Arcade Beaucoup de conceptions électroniques, telles que les systèmes alimentés par batterienécessitent de puissants convertisseurs CC/CC pour maintenir une tension de sortie stable lors de fluctuations de tension d'entréeBien que les topologies à quatre commutateurs de bas en haut soient un choix courant en raison de leur flexibilité et de leur densité de puissance,il existe des défis de conception importants lors de l'extension de ces systèmes à des applications à courant élevéLe concepteur doit soigneusement équilibrer l'architecture à l'intérieur des régulateurs de tension step-down et step-up.l'intégration des inducteurs et des dispositifs de détection de courant affectera considérablement la taille globale, complexité et efficacité du circuit.
Ce document présente un bref aperçu des défis et des compromis auxquels sont confrontés les concepteurs de systèmes d'énergie.les solutions de la gamme de produits Analog Devices Buck et Boost Pressurizer sont présentées et comment elles répondent à ces défis et optimisent la conceptionLes kits d'évaluation et les logiciels que les concepteurs peuvent utiliser pour accélérer le prototypage et le développement sont mis en évidence.
Compromises intégrées dans la conception step-down - step-up de courant élevé
Dans un convertisseur step-down à step-up à quatre commutateurs, l'étape d'alimentation nécessite quatre MOSFET, un inducteur de puissance et un dispositif de détection de courant.Comment répartir ces composants entre les modules et les circuits imprimés (PCB) est une décision architecturale essentielle pour les concepteurs.
Le placement externe d'inducteurs et de résistances de détection sur les PCB donne au concepteur un contrôle complet sur la sélection des composants.le matériau de base et le courant de saturation peuvent être ajustés avec précision à l'applicationCependant, cette flexibilité a un coût: les composants externes occupent de l'espace sur la carte, compliquent la disposition et nécessitent un câblage minutieux pour minimiser le bruit dans le chemin de détection actuel.
L'intégration d'inducteurs et de résistances de détection dans le module simplifie la conception et la disposition, réduisant le nombre de composants et l'empreinte du PCB.l'inducteur est limité par la taille du paquet, ce qui peut limiter le courant de sortie et les performances thermiques maximales.
En outre, la résistance de détection peut être remplacée par un système de détection de courant non destructeur, éliminant ainsi complètement la résistance de détection.Il en résulte des conceptions de circuits intégrés (CI) plus complexes pour les modules step-down - boost.
Comment les trois séries de modules répondent-elles aux défis de l'intégration progressive et progressive?
Dans le cadre de sa vaste gamme de produits μ Module, Analog Devices propose une large gamme de modules CC/DC qui permettent aux concepteurs de choisir entre ces stratégies d'intégration.Le présent document se concentre sur le module step-down - boost à quatre commutateurs (figure 1): LTM4607, LTM4605 et LTM4; LTM8055, LTM8056 et LTM8054; et LTM4712.
Le système de réglage de la fréquence de commutation doit être configuré de manière à ce que la fréquence de commutation de l'appareil ne dépasse pas 10 Hz.
Figure 1: Les modules μ à déclenchement et à déclenchement de quatre commutateurs sont représentés, qui sont construits de différentes manières pour différentes tensions d'entrée et courants de sortie.modifié par Kenton Williston)
Convertisseur CC/DC avec inducteur externe et résistance de détection
LTM4, LTM4605 et LTM4 contrôleurs intégrés et MOSFETs dans des modules μ avec inducteurs de puissance et résistances de détection de courant à l'extérieur de la carte de circuit (figure 2).Cette structure permet aux concepteurs de sélectionner de manière flexible les valeurs de l'inducteur et de la résistance de l'inducteur pour répondre aux exigences spécifiques de l'application.
Diagramme schématique des appareils analogiques LTM4, LTM4605 et LTM4
Figure 2: Emballage (à gauche) de LTM4607, LTM4605 et LTM4 et schéma correspondant du niveau de puissance (à droite) avec des inducteurs externes et des résistances d'induction surlignés.
LTM4, LTM4605 et LTM4pin sont des paquets LGA compatibles de 15 mm x 15 mm x 2,82 mm. Le LTM4605 est conçu pour des applications basse tension avec une plage de tension d'entrée de 4.5 V à 20 V et un courant de sortie de 12 A (mode à tension réduite)LTM4607 et LTM4 étendent la plage d'entrée à 10 A (mode de tension réduite) à 36 V, LTM4 étant la plage de tension de sortie la plus large de 0,8 V à 34 V.
Convertisseur CC/DC avec inducteur intégré et résistance de détection
LTM8055, LTM8056,et LTM8054 (Figure 3) intègrent des inducteurs de puissance et des résistances de détection de courant dans des modules μ pour simplifier la conception et la disposition en réduisant le nombre de composants externes sur le PCB.
Diagramme schématique des appareils analogiques LTM8055, LTM8054 et LTM8056
La figure 3 montre le module (à gauche) des dispositifs LTM8055, LTM8054 et LTM8056 et met en évidence la disposition schématique (à droite) de l'inducteur intégré et de la résistance de détection.Appareils analogiques)
Parmi les trois séries différentes examinées dans le présent document, cette série présente le courant de sortie le plus faible: 5,4 A pour LTM8054, 5,5 A pour LTM8056 et 8,5 A pour LTM8055 (toutes les valeurs en mode step-down).Le LTM8056 a une plage d'entrée de 5 V à 60 V, qui est le plus large des appareils discutés ici et a une tension de sortie maximale de 48 V. Le LTM8054 est le plus compact, 15 mm x 11,25 mm et 3.hauteur de 42 mm pour les conceptions à espace restreintLes LTM8055 et LTM8056 sont encapsulés en 15 mm x 15 mm x 4,92 mm.
Convertisseur CC/DC avec inducteur intégré et détection de courant non destructeur
LTM4712 (Figure 4) utilise différentes méthodes de détection de courant. Au lieu d'utiliser des résistances d'inspection séparées, il utilise une solution NDI exclusive intégrée au module.Cela élimine la perte de puissance associée à la résistance de détection dédiée.