Al diseñar suministros de energía industriales, GSM, de automoción o de uso general, es importante seleccionar el regulador de conmutación reductor correcto En este artículo, explore en ADI el rango de la serie LT864X de los reguladores monolíticos reductores sincrónicos de 65 V, 8 A que ofrecen un rendimiento de EMI ultrabajo.
Introducción
Las series LT8645S, LT8646S y LT8645S-2 son reguladores monolíticos reductores sincrónicos de 65 V capaces de soportar salidas de 8 A. La arquitectura Silent Switcher® permite un rendimiento de las EMI excepcional, sin importar el diseño. La serie LT8646S cuenta con una compensación externa de RC para optimizar respuestas transitorias.
Solución monolítica de rangos de entrada amplios y corrientes de salida altas
Al diseñar convertidores reductores para redes de autobuses de 48 V, los ingenieros de suministros de energía tienden a elegir soluciones de controladores (MOSFETs externos) por sobre reguladores monolíticos mucho más pequeños (MOSFETs internos), ya que existen pocos reguladores monolíticos capaces de soportar tensiones de entrada tan altas, y la mayoría están limitados a corrientes de salida menores de 5 A. Los reguladores monolíticos de las series LT8645S/LT8646S/LT8645S-2 son innovadores.
Los reguladores monolíticos reductores Silent Switcher de alta corriente, de entrada de 65 V y de las series LT8645S/LT8646S/lt8645S-2 toman un rango de tensión de entrada amplio de 3,4 V a 65 V, y soportan corrientes de salida de hasta 8 A. La Figura 1 muestra una salida de 12 V a 8 A completa con la solución de la serie LT8645S. La serie LT8645S utiliza una compensación interna, lo que reduce el número de componentes externos, y simplifica el diseño. La incorporación de los capacitores de paso minimiza aún más el tamaño total de la solución. La Figura 2 muestra la eficiencia de esta solución al llegar al 97 %.
Figura 1. Aplicación de 12 V y 8 A utilizando la serie LT8645S a 400 kHz.
Figura 2. Eficiencia de salida de 12 V/8 A de la serie LT8645S y del diseño de la Figura 1.
Respuesta transitoria rápida y EMI ultrabaja
Solo dos componentes externos, un resistor y un capacitor en el pin VC, se requieren para optimizar la respuesta transitoria de la serie LT8646S para una aplicación concreta. La Figura 3 muestra una solución de la serie LT8646S con salida de 5 V a 8 A, y la Figura 4 muestra una respuesta transitoria de carga con compensación optimizada.
Figura 3. Un convertidor reductor de 5 V y 8 A de la serie LT8646S, con una EMI ultrabaja y con el modo amplio espectro habilitado.
Figura 4 Transitorio paso de carga de la serie LT8646S de 12 V a 5 V a 2 A del diseño en la Figura 3 (fSW = 2 MHz).
En esta solución, la frecuencia de conmutación está configurada a 2 MHz, lo que permite el uso de un inductor 1 μH pequeño. Las series LT8645S/LT8646S/LT8645S-2 también pueden tolerar con seguridad un inductor saturado durante condiciones de sobrecarga o cortocircuito, debido a la arquitectura de modo de corriente pico de alta velocidad. Por lo tanto, el inductor no necesita ser sobredimensionado para considerar los transitorios de sobrecorriente, a menos que se necesite prevenir cortocircuitos o sobrecargas de larga duración.
Ambas series LT8645S/LT8646S/LT8645S-2 utilizan una arquitectura Silent Switcher, la cual combina los capacitores de paso integrado y de bucle activo dividido. Como resultado, el rendimiento de las EMI no es sensible al diseño, lo que alivia al ingeniero de esta preocupación de diseño en aplicaciones que requieren EMI ultrabajas. La Figura 5 muestra los resultados de la prueba de EMI radiadas CISPR 25 que utilizó la solución que se muestra en la Figura 3. Con un núcleo de ferrita y un filtro del capacitor, el circuito puede pasar los estrictos límites de CISPR 25 clase 5.
Figura 5. Prueba de emisiones radiadas CISPR 25 de la serie LT8646S y del diseño de la Figura 3 (entrada de 14 V a salida de 5 V a 4 A, fSW = 2 MHz).
Tiempo de encendido mínimo y relación de reducción alta
Las series LT8645S, LT8646S y LT8645S-2 cuentan con un tiempo de encendido mínimo de solo 40 ns, lo que les permite soportar relaciones de reducción altas, incluso ante una frecuencia de conmutación de 2 MHZ alta. Por ejemplo, convertir de 48 V a 5 V a 2 MHz requiere de 52 ns de tiempo de encendido, algo inalcanzable para la mayoría de los convertidores. Esta relación de reducción normalmente requeriría de un ingeniero para establecer un convertidor de dos etapas (con un voltaje intermedio), pero los reguladores monolíticos de las series LT8645S y 8646S pueden realizar esta conversión por sí solos, y reducir la complejidad y el tamaño del suministro de energía.
LaFigura 6 muestra una solución de salida de 1,8 V a 8 A para entradas de 30 V, utilizando el regulador de la serie LT8645S funcionando a una frecuencia de conmutación de 1 MHz. La entrada puede llegar hasta una potencia máxima absoluta de 65 V, si saltar ciclos del interruptor es aceptable. Cuando la salida es menor a 3,1 V, el pin BIAS de la serie LT8645S puede conectarse a una fuente externa superior a 3,1 V (es decir, 3,3 V o 5 V) para mejorar la eficiencia.
Figura 6 La aplicación a 1,8 V/8 A 1 MHz de la serie LT8645S funciona mediante transitorios de entrada de 65 V.
Conclusión
Los reguladores de conmutación monolíticos de EMI ultrabajas sincrónicos 8 A de las series LT8645S, LT8646S y LT8645S-2 están disponibles en paquetes LQFN pequeños de 6 mm × 4 mm. La arquitectura Silent Switcher 2 patentada ofrece notablemente un nivel bajo de emisiones EMI, una eficiencia alta y una huella de solución compacta. Las entradas pueden ser tan altas como de 65 V. Su tiempo de encendido mínimo de 40 ns permite relaciones de reducción altas para salidas de tensión bajas y directas, sin requerir de una conversión de dos etapas.
Tabla 1. Comparación de las series LT8645S, LT8646S y LT8645S-2
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