Régulateurs abaisseurs monolithiques 65 V, 8 A avec une réponse transitoire rapide et des émissions EMI ultra-faibles

Introduction

Les LT8645S, LT8646S et LT8645S-2 sont des régulateurs monolithiques abaisseurs synchrones de 65 V capables de prendre en charge des sorties de 8 A. Leur architecture Silent Switcher® permet d’obtenir des performances EMI exceptionnelles, quelle que soit la disposition. Le LT8646S dispose d’une compensation externe RC pour optimiser la réponse transitoire.

Large gamme d’entrée et solution monolithique à courant de sortie élevé

Lors de la conception de convertisseurs buck pour les systèmes de bus 48 V, les ingénieurs en alimentation sont enclins à choisir des solutions de régulation (MOSFET externes) plutôt que des régulateurs monolithiques beaucoup plus petits (MOSFET internes), car peu de régulateurs monolithiques sont capables de gérer des tensions d’entrée aussi élevées, et la plupart sont limités à des courants de sortie inférieurs à 5 A. Les régulateurs monolithiques LT8645S, LT8646S et LT8645S-2 brisent ce moule.

Les régulateurs buck monolithiques Silent Switcher à courant élevé et à entrée 65 V du LT8645S, LT8646S et LT8645S-2 acceptent une large plage de tensions d’entrée de 3,4 V à 65 V et prennent en charge des courants de sortie allant jusqu’à 8 A. La figure 1 montre une sortie complète de 12 V à 8 A avec la solution LT8645S. Le LT8645S utilise une compensation interne, ce qui réduit le nombre de composants externes et simplifie la conception. L’intégration des condensateurs de dérivation minimise encore la taille totale de la solution. La figure 2 montre que l’efficacité de cette solution atteint 97 %.

Figure 1. Application 12 V, 8 A utilisant le LT8645S à 400 kHz.

Figure 2. Rendement de sortie du LT8645S 12 V/8 A de la conception de la figure 1.

Réponse transitoire rapide et EMI ultra-faible

Seuls deux composants externes, une résistance et un condensateur à la broche VC, sont nécessaires pour optimiser la réponse transitoire du LT8646S pour une application particulière. La figure 3 montre une solution LT8646S de 5 V à 8 A de sortie, et la figure 4 montre la réponse transitoire de la charge avec une compensation optimisée.

Figure 3. Un convertisseur abaisseur de tension LT8646S 5 V, 8 A à très faible EMI avec mode de spectre étalé activé.

Figure 4. LT8646S 12 V à 5 V, transitoire à échelon de charge de 2 A de la conception de la figure 3 (fSW = 2 MHz).

Dans cette solution, la fréquence de commutation est fixée à 2 MHz, ce qui permet l’utilisation d’une petite inductance de 1μH. Les LT8645S, LT8646S et LT8645S-2 peuvent également tolérer en toute sécurité une inductance saturée dans des conditions de surcharge ou de court-circuit, grâce à l’architecture du mode de courant de pointe à haute vitesse. Par conséquent, il n’est pas nécessaire de surdimensionner l’inducteur pour tenir compte des transitoires de surintensité, à moins qu’il ne soit nécessaire d’empêcher des surcharges ou des courts-circuits de longue durée.

Les LT8645S/LT8646S/LT8645S-2 utilisent une architecture Silent Switcher, qui combine la boucle chaude divisée et les condensateurs de dérivation intégrés. Par conséquent, les performances EMI ne sont pas sensibles à la disposition, ce qui soulage l’ingénieur de ce problème de conception dans les applications nécessitant des EMI ultra-faibles. La figure 5 montre les résultats du test EMI rayonné CISPR 25 en utilisant la solution présentée dans la figure 3. Avec un filtre à billes de ferrite et un condensateur, le circuit peut passer les limites strictes de la classe 5 de la norme CISPR 25.

Figure 5. Test d’émission rayonnée du LT8646S CISPR 25 de la conception de la figure 3 (14 V en entrée à 5 V en sortie à 4 A, fSW = 2 MHz).

Petit temps de mise en marche minimum et rapport d’abaissement élevé

Les LT8645S, LT8646S et LT8645S-2 présentent un temps de mise en marche minimal de seulement 40 ns, ce qui leur permet de prendre en charge des rapports d’abaissement élevés, même à une fréquence de commutation élevée de 2 MHz. Par exemple, la conversion de 48 V en 5 V à 2 MHz nécessite 52 ns de temps de marche, ce qui est inatteignable par la plupart des convertisseurs. Ce rapport d’abaissement obligerait généralement un ingénieur à se contenter d’un convertisseur à deux étages (avec une tension intermédiaire), mais les régulateurs monolithiques LT8645S et 8646S peuvent effectuer cette conversion de manière autonome, réduisant ainsi la taille et la complexité de l’alimentation.

figure 6 montre une solution de sortie de 1,8 V à 8 A pour des entrées à 30 V, en utilisant le LT8645S fonctionnant à une fréquence de commutation de 1 MHz. L’entrée peut aller jusqu’à la valeur maximale absolue de 65 V, si le fait de sauter des cycles de commutation est acceptable. Lorsque la sortie est inférieure à 3,1 V, la broche BIAS du LT8645S peut être connectée à une source externe supérieure à 3,1 V (c’est-à-dire 3,3 V ou 5 V), pour améliorer le rendement.

Figure 6. L’application LT8645S 1 MHz 1,8 V/8 A fonctionne à travers des transitoires d’entrée de 65 V.

Conclusion

Les régulateurs de commutation monolithiques synchrones LT8645S, LT8646S et LT8645S-2 8 A à très faible EMI sont disponibles dans un petit boîtier LQFN de 6 mm × 4 mm. L’architecture brevetée du Silent Switcher 2 offre des émissions EMI remarquablement faibles, un rendement élevé et un encombrement compact de la solution. Les entrées peuvent atteindre 65 V. Leur temps d’enclenchement minimum de 40 ns permet des rapports d’abaissement élevés pour des sorties directes à basse tension, sans nécessiter de conversion à deux étages.

Tableau 1. Comparaison des LT8645S, LT8646S et LT8645S-2

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