سؤال:
كيف تتناسب وحدة التحكم μModul مع هذه المساحة الصغيرة؟
رد:
تم بالفعل دمج العديد من المكونات المطلوبة.
وحدات الطاقة موجودة في السوق لفترة طويلة. وحدة الطاقة عبارة عن مزود طاقة معبأ ، عادة في وضع التبديل ، يمكن لحامه بسهولة على لوحة دائرة واستخدامه لتحويل جهد الدخل إلى جهد خرج متحكم فيه. مقارنةً بتبديل الدوائر المتكاملة المنظم التي عادةً ما تدمج فقط وحدات التحكم ومفاتيح الطاقة على الرقاقة ، يمكن لوحدات الطاقة أيضًا دمج عدد لا يحصى من المكونات السلبية. بشكل عام ، مصطلح “وحدة الطاقة” يستخدم بشكل عام عند دمج المحرِّضات. يوضح الشكل 2 المكونات المطلوبة لمحول باك في وضع التبديل (طوبولوجيا باك). تمثل الخطوط المنقطة التبديل المرحلي المنظم ووحدات الطاقة. تم تطوير دوائر تحويل الجهد لهذه الوحدات بواسطة الشركة المصنعة لوحدة الطاقة ، لذلك لا يحتاج المستخدم إلى معرفة الكثير عن مصدر الطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، هناك مزايا أخرى. نظرًا لأن الوحدات النمطية متكاملة للغاية ، يمكن أن يكون حجم مصدر الطاقة في وضع التبديل صغيرًا جدًا.
تنظيم DC-DC أصغر وأكثر هدوءًا
تولد منظمات التبديل بطبيعتها EMI مشعة وتتطلب أحداث dI / dt عالية عند العمل على ترددات عالية نسبيًا. في الأجهزة الطبية وأجهزة الإرسال والاستقبال الراديوية وأنظمة الاختبار والقياس ، غالبًا ما يكون التوافق مع EMI أمرًا إلزاميًا ويشكل تحديًا رئيسيًا للتصميم في معالجة الإشارات. على سبيل المثال ، إذا فشل النظام في تلبية متطلبات توافق EMI ، أو إذا كان منظم التبديل يؤثر على سلامة إشارة رقمية أو تردد لاسلكي عالي السرعة ، فإن التصحيح وإعادة التصميم مطلوبان ، الأمر الذي لا يطيل دورة التصميم فحسب ، بل يتطلب أيضًا إعادة التقييم ، مما أدى إلى زيادة التكاليف. أيضًا ، في تخطيطات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الأكثر كثافة ، تكون منظمات التبديل DC-DC عادةً قريبة جدًا من المكونات الحساسة للضوضاء ومسارات الإشارة ، والتي من المرجح أن تولد ضوضاء.
بدلاً من الاعتماد على تقنيات تخفيف EMI المرهقة ، مثل خفض تردد التبديل ، أو إضافة دوائر الترشيح إلى PCB ، أو تثبيت الدروع ، فإن الطريقة الأفضل هي قمع الضوضاء عند المصدر ، شريحة السيليكون DC-DC نفسها. للحصول على حل DC-DC أكثر إحكاما ، يمكن دمج جميع المكونات ، بما في ذلك MOSFETs ، والمحاثات ، و DC-DC ICs ، وجميع المكونات الداعمة في حزمة صغيرة مفرطة الصب تشبه وحدة التركيب السطحي. انظر الشكل 1.
الشكل 1. يستخدم الطراز LTM8074 بنية Silent Switcher للحصول على حل كامل منخفض الضوضاء في حزمة صغيرة
بالإضافة إلى تمكين تحويل DC-DC الأكثر هدوءًا ، وتلبية معظم معايير الامتثال لـ EMI (مثل EN 55022 الفئة ب) ، وتحقيق الحجم الصغير ، فإن الحاجة إلى تقليل عدد المكونات الأخرى مثل مكثفات الإخراج على PCB تتطلب النقطة أمرًا بالغ الأهمية. يمكن تقليل الاعتماد على سعة الخرج باستخدام منظم DC-DC استجابة سريعة عابرة. هذا يعني أن التصميم العام تم تبسيطه من خلال تحسين تعويض حلقة التغذية الراجعة الداخلية لتوفير هامش ثبات كافٍ على نطاق واسع من ظروف التشغيل لدعم مجموعة متنوعة من مكثفات الإخراج.
الشكل 2. محث في منظم تحويل متدرج (باك) وحدة طاقة متكاملة للغاية
الشكل 3. LTM8074 يوفر استجابة عابرة سريعة (12 VIN ، 3.3 VOUT) مع الحد الأدنى من مكثف الإخراج (2 μF × 4.7 μF مكثف خزفي)
LTM8074 عبارة عن منظم باك للوحدة مقاس 1.2 A و 40 VIN في حزمة صغيرة من BGA بحجم 4 مم × 4 مم × 1.82 مم ، 0.65 مم. الحجم الكلي لمحلول 3.2 VIN إلى 40 VIN ، 3.3 VOUT هو 60 مم 2 ولا يتطلب سوى مكثفين 0805 ومقاومين 0603. تسمح هذه الحزمة الصغيرة والخفيفة الوزن (0.08 جم) بتركيب الجهاز على الجانب الخلفي من ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، والذي عادة ما يكون مكتظًا بالمكونات. تعمل بنية Silent Switcher الخاصة بالمنتج على تقليل انبعاثات EMI ، مما يسمح لـ LTM8074 باجتياز اختبار CISPR22 الفئة B وتقليل احتمالية حدوث مشكلات EMC مع الدوائر الحساسة الأخرى.
ليس من الممكن دائمًا دمج جميع المكونات الخارجية. السبب هو كما يلي. على سبيل المثال ، يجب أن تكون بعض الإعدادات مثل تردد التبديل أو وقت البدء الناعم قابلة للتعديل ويجب أن يتم توجيهها إلى الدائرة. يمكن إجراء هذه العمليات رقميًا. ومع ذلك ، قد يعني هذا استخدام وحدات التحكم الدقيقة والتخزين غير المتطاير في النظام ، ودعم التكاليف المقابلة. من الطرق الشائعة للتغلب على ذلك استخدام مكونات سلبية خارجية لتنفيذ هذه الإعدادات.
عادةً ما يتم دمج مكثفات الإدخال والإخراج في وحدة الطاقة ، ولكن في بعض الأحيان تحتاج إلى توصيل خارجي. يوضح الشكل 2 دائرة باستخدام LTM8074 الجديد لـ ADI.
الشكل 4. يحتوي LTM8074 على رقم تعريف شخصي يصل إلى 40 فولت ، تيار خرج 1.2 أمبير ، وبصمة 4 مم × 4 مم فقط
باستخدام المقاوم الخارجي لضبط جهد الخرج المطلوب ، يمكن تقليل عدد الأنواع وتوفير بعض المرونة في التطبيق. إذا لم يكن التشغيل الناعم مطلوبًا ، فلا داعي لتوصيل المكثفات بالمسامير المناسبة. تتحد كل هذه الميزات لتمكين تحويل الجهد في منطقة لوحة صغيرة جدًا. مع طول حافة LTM8074 الذي يبلغ 4 مم × 4 مم فقط ، والحد الأدنى من الأسلاك الخارجية ، يمكن أن تعمل وحدة إمداد الطاقة بالكامل في منطقة لوحة تبلغ حوالي 8 مم × 8 مم فقط ، مما يوفر جهدًا داخليًا يصل إلى 40 فولت وما يصل إلى 1.2 أ. تيار الإخراج. يوضح الشكل 3 مثالاً للتخطيط مع الحد الأدنى لعدد المكونات الخارجية المطلوبة.
الشكل 5. نموذج تخطيط على مساحة لوح 8 مم × 8 مم تقريبًا
بالنسبة لمصادر الطاقة الصغيرة ، من الأهمية بمكان أن تكون قادرًا على توفير كفاءة تحويل عالية للغاية ، وإلا فقد تواجه مشكلات حرارية.
المنتج الجديد LTM8074 صغير الحجم فقط ويمكنه حل هذه المشكلة بشكل مثالي. بفضل تقنية Silent Switcher المدمجة ، يمكن استخدامه في الدوائر الحساسة للغاية للضوضاء والتي تتميز عادةً بمنظمات خطية.
يمكن استخدام وحدات الطاقة المتكاملة للغاية ليس فقط لتبسيط تصميم تبديل مصادر الطاقة ، ولكن أيضًا لتحقيق تحويل الجهد عالي الكفاءة في مساحة صغيرة جدًا.
تشمل خصائص الأداء الرئيسية لأجهزة ADI Module ما يلي:
ضوضاء أقل (ضوضاء منخفضة للغاية وأجهزة التحويل الصامت)
· حزمة رقيقة جدا
تبريد فعال سداسي الجوانب (CoP)
تنظيم VOUT دقيق عبر نطاقات الخط والحمل ودرجة الحرارة
· اختبار الموثوقية القصوى
الحلقات الأرضية الدنيا
تنفيذ مخرجات متعددة على الركيزة
· اختبار درجات الحرارة القصوى
عن المؤلف
درس فريدريك دوستال الإلكترونيات الدقيقة في جامعة إرلانجن بألمانيا. بدأ حياته المهنية في عام 2001 في مجال إدارة الطاقة وشغل العديد من مناصب مهندس التطبيقات وقضى أربع سنوات في فينيكس بولاية أريزونا يعمل على إمدادات الطاقة في وضع التبديل. انضم إلى شركة Analog Devices في عام 2009 وعمل مهندس تطبيقات مجال إدارة الطاقة في شركة Analog Devices في ميونيخ.
The Links: DG320MONO CVM50BB160