Zasilanie i zabezpieczanie urządzeń do śledzenia pojazdów

Synchroniczne obniżające układy scalone kontra moduły zintegrowane

Aby osiągnąć założenia projektowe w dziedzinie małych rozmiarów i wysokiej sprawności, projektanci mogą wybrać rozwiązania oparte na synchronicznych układach scalonych przetwornic prądu stałego lub zintegrowanych modułach przetwornic prądu stałego. Typowe synchroniczne rozwiązanie obniżające 300mA z układem scalonym wymaga układu scalonego o powierzchni 2mm², cewki indukcyjnej o powierzchni 4mm² oraz kilku innych komponentów pasywnych, zajmujących łącznie powierzchnię 29,3mm² na płytce drukowanej. Alternatywnym rozwiązaniem są zintegrowane synchroniczne moduły obniżające Himalaya μSLIC firmy Maxim Integrated, które są o 28% mniejsze, gdyż zajmują tylko 21mm2 powierzchni płytki drukowanej (ilustracja 2).

Ilustracja 2: Porównanie implementacji z konwencjonalną przetwornicą obniżającą (po lewej) z modułem zasilania Himalaya μSLIC (po prawej) zajmującym o 28% mniej miejsca na płytce. (Źródło ilustracji: Maxim Integrated)

Rozwiązania pionowe

Moduły zasilania Himalaya μSLIC zawierają zintegrowaną cewkę indukcyjną oraz układ scalony przetwornicy obniżającej, czemu zawdzięczają znaczne zmniejszenie zajmowanej na płytce głównej przestrzeni w porównaniu z typowymi rozwiązaniami płaskimi. Moduły μSLIC są przystosowane do pracy z napięciem wejściowym do 60V= w temperaturach od -40 do +125°C. Pomimo integracji w pionie są one niskoprofilowe i kompaktowe, zamknięte w 10-wyprowadzeniowej obudowie o wymiarach 2,6 x 3 x 1,5mm (ilustracja 3).

Synchroniczne moduły obniżające MAXM15062/MAXM15063/MAXM15064 o wysokiej sprawności posiadają zintegrowany kontroler, tranzystory MOSFET, komponenty kompensacyjne oraz cewkę indukcyjną. Do wdrożenia kompletnego rozwiązania do konwersji prądu stałego o wysokiej sprawności wymagają one zaledwie kilku komponentów zewnętrznych (ilustracja 4). Moduły te mogą dostarczać prąd o natężeniu do 300mA i mogą pracować w zakresie napięć wejściowych od 4,5 do 60V=. Napięcie wyjściowe urządzenia MAXM15064 można regulować w zakresie od 0,9 do 5V=, natomiast napięcia wyjściowe w urządzeniach MAXM15062 i MAXM15063 mają stałe wartości - odpowiednio 3,3 i 5V=.

Ilustracja 4: Aby stworzyć kompletne rozwiązanie konwersji mocy przy życiu urządzenia MAXM15064 potrzeba zaledwie trzech kondensatorów i dwóch rezystorów. (Źródło ilustracji: Maxim Integrated)

Moduły te charakteryzują się architekturą sterowania prądem szczytowym, która oferuje zalety ograniczania natężenia prądu w sposób cykliczny, ochrony przed zwarciem i dobrej odpowiedzi impulsowej. Mają stały czas płynnego uruchamiania (4,1ms), co zmniejsza natężenie prądów rozruchowych. Sięgając po omawiane wysokosprawne moduły przetwornic obniżających, projektanci mogą udoskonalić proces projektowania, zmniejszyć ryzyko związane z produkcją i skrócić czas wprowadzania produktu na rynek.

Sprawdzone zestawy ewaluacyjne

Do ewaluacji synchronicznego modułu obniżającego MAXM15064 służy zestaw ewaluacyjny MAXM15064EVKIT# o sprawdzonej konstrukcji (ilustracja 5). Jest zaprogramowany tak, aby dostarczać prąd stały o napięciu 5V przy obciążeniu do 300mA. Posiada regulowaną blokadę pracy przy zbyt niskim napięciu, sygnał resetowania otwartego drenu oraz możliwość wyboru trybu modulacji szerokości impulsu (PWM) lub modulacji częstotliwości impulsów (PFM). Tryb modulacji częstotliwości impulsów (PFM) może być używany w celu zapewnienia wyższej sprawności przy niskim obciążeniu. Spełnia on wymagania normy CISPR22 (EN55022) dla klasy B w dziedzinie emisji promieniowania i zapewnia 78,68% sprawność przy napięciu wejściowym 48V= i wyjściowym natężeniu prądu 200mA.