Le applicazioni automotive, industriali, informatiche e di comunicazione richiedono regolatori di alimentazione step-down con prestazioni di efficienza elevate e basso rumore. In questo articolo, scopri la gamma LT8609X di regolatori monolitici step-down sincroni da 3-42 V di ADI, che offrono prestazioni EMI estremamente basse.
Introduzione
I dispositivi LT8609, LT8609A, LT8609B ed LT8609S sono regolatori monolitici step-down sincroni con un'ampia gamma di ingresso compresa tra 3 V e 42 V. Questa famiglia di dispositivi è ottimizzata per applicazioni che richiedono valori EMI bassi, efficienza elevata e dimensioni ridotte della soluzione ed è quindi adatta per applicazioni impegnative del settore automotive, industriali, informatiche e di comunicazione. Tutti i regolatori di questa serie hanno la stessa capacità di corrente di carico continua di 2 A e transitoria di 3 A (<1 secondo). Le loro caratteristiche sono riassunte nella tabella 1.
I dispositivi LT8609, LT8609A ed LT8609S presentano una corrente di riposo ultrabassa di 2,5 µA, che è importante nel caso dei sistemi alimentati a batteria. Con MOSFET a canale N superiore e inferiore integrati, i regolatori mostrano un'eccezionale efficienza a carico leggero. Il dispositivo LT8609B funziona solo in modalità pulse-skipping, con una corrente di riposo più elevata rispetto agli altri dispositivi e offre un'ondulazione inferiore durante il funzionamento a carico leggero.
Tutti questi dispositivi sono in grado di soddisfare la normativa CISPR 25 Classe 5 sulle interferenze EMI irradiate, lo standard EMI più rigoroso per le apparecchiature automotive. Inoltre, le soluzioni LT8609, LT8609A ed LT8609S sono caratterizzate da un funzionamento a frequenza spread spectrum per ridurre i picchi EMI. Il dispositivo LT8609S mostra le prestazioni EMI più interessanti di questa famiglia, grazie alla tecnologia proprietaria Silent Switcher® 2, descritta di seguito.
Alimentazione a 5 V e 2 A con ingresso a 5,5-42 V, valori EMI ridotti ed alta efficienza
Nella figura 1 è illustrato un alimentatore con ingresso a 5,5-42 V e uscita a 5 V/2 A. Questa soluzione presenta un regolatore LT8609S a 16 connettori con una frequenza di commutazione di 2 MHz. Per la soluzione completa sono necessari solo pochi componenti, inclusi un induttore L1 e alcuni componenti passivi. La figura 2 mostra che questa soluzione è in grado di raggiungere un'efficienza di picco del 92,9%.
Figura 1. LT8609S, un convertitore step-down sincrono da 12 V a 5 V con emissioni EMI estremamente basse.
Figura 2. Confronto tra efficienza e corrente di carico per convertitori step-down da 12 VIN a 5 VOUT basati su dispositivi LT8609/LT8609A/LT8609S.
Funzionamento in Burst Mode per migliorare l'efficienza a carico leggero
Durante il funzionamento in condizioni di carico leggero e in modalità standby senza carico, l'elevata efficienza e la bassa corrente inattiva sono importanti per le applicazioni alimentate a batteria. I dispositivi LT8609, LT8609A ed LT8609S presentano una bassa corrente di riposo di 2,5 µA durante il funzionamento in Burst Mode®. In condizioni di carico leggero e senza carico, la frequenza di commutazione viene gradualmente ridotta, diminuendo notevolmente la perdita di corrente e mantenendo l'ondulazione della tensione d'uscita relativamente bassa. La figura 2 mostra che l'efficienza a carico leggero rimane superiore all'85%, mentre la perdita di corrente si avvicina allo zero con carichi minimi.
Frequenza di commutazione elevata con emissioni EMI estremamente basse e prestazioni termiche ottimizzate
La conformità EMI è un problema in svariati ambienti, inclusi i sistemi automotive. Con MOSFET integrati, tecnologia di elaborazione avanzata e un funzionamento fino a 2,2 MHz, tutti i dispositivi di questa famiglia possono garantire soluzioni di dimensioni ridotte, soddisfacendo comunque i più severi standard EMI. Il funzionamento a frequenza spread spectrum, che riduce i picchi EMI, è disponibile per tutti i modelli tranne che per il dispositivo LT8609B. Inoltre, il modello LT8609S integra la tecnologia Silent Switcher 2. I dispositivi dotati di tecnologia Silent Switcher 2 presentano condensatori hot loop e warm loop integrati per rendere le prestazioni EMI insensibili al layout e al numero di strati delle schede. Una scheda con meno strati può essere utilizzata per ridurre i costi di produzione senza sacrificare i valori EMI e le prestazioni termiche.
La figura 2 mostra che il dispositivo LT8609S offre la migliore efficienza di picco e la migliore efficienza a pieno carico di questa famiglia di dispositivi. La figura 3 e la figura 4 mostrano un confronto delle prestazioni EMI in base allo standard CISPR 25 e delle prestazioni termiche della soluzione illustrata nella figura 1 su schede a 2 e 4 strati.
Figura 3. Confronto delle prestazioni EMI irradiate in base allo standard CISPR 25 tra schede a 2 e 4 strati per il circuito illustrato nella figura 1.
Figura 4. Confronto delle prestazioni termiche tra schede a 2 e 4 strati per il circuito illustrato nella figura 1.
Conclusione
I dispositivi della famiglia LT8609 sono regolatori step-down monolitici di facile utilizzo con MOSFET di potenza integrati e circuiti di compensazione incorporati. Sono ottimizzati per applicazioni con un'ampia gamma di tensioni d'ingresso e requisiti di basso rumore EMI. La bassa corrente di riposo di 2,5 µA e il funzionamento in Burst Mode li rendono eccellenti soluzioni di conversione step-down con alimentazione a batteria. Una gamma di frequenza di commutazione da 200 kHz a 2,2 MHz li rende adatti per la maggior parte delle applicazioni a bassa alimentazione e microalimentazione. I MOSFET integrati e la capacità di frequenza di commutazione fino a 2,2 MHz consentono di ridurre al minimo le dimensioni della soluzione. I risultati dei test CISPR 25 mostrano eccellenti prestazioni EMI irradiate, conformi ai più severi standard EMI. La tecnologia Silent Switcher 2 di cui è dotato il dispositivo LT8609S rende le relative prestazioni indipendenti dalle modifiche di layout e dal numero di strati delle schede, riducendo notevolmente i costi di sviluppo e produzione.