Kitronik Arcade para BBC micro: bit y MakeCode Arcade Muchos diseños electrónicos, como los sistemas alimentados por baterías,Requieren poderosos convertidores de CC/CC para mantener un voltaje de salida estable durante las fluctuaciones del voltaje de entradaAunque las topologías de cuatro interruptores de paso a paso son una opción común debido a su flexibilidad y densidad de potencia,existen importantes desafíos de diseño al extender estos sistemas a aplicaciones de alta corrienteEl diseñador debe equilibrar cuidadosamente la arquitectura dentro de los reguladores de voltaje de baja y de alta tensión.la integración de inductores y dispositivos de detección de corriente afectará significativamente el tamaño general, complejidad y eficiencia del circuito.
Este documento ofrece una breve visión general de los retos y compromisos a los que se enfrentan los diseñadores de sistemas eléctricos.Se presentan las soluciones de la línea de productos Analog Devices Buck y Boost Pressurizer y cómo abordan estos desafíos y optimizan el diseñoSe destacan los kits de evaluación y el software que los diseñadores pueden utilizar para acelerar la creación de prototipos y el desarrollo.
Compromiso integrado en el diseño de corrientes de alta corriente de bajada y subida
En un convertidor de cuatro interruptores de paso a paso, la etapa de potencia requiere cuatro MOSFET, un inductor de potencia y un dispositivo de detección de corriente.Cómo asignar estos componentes entre los paquetes de módulos y las placas de circuito impreso (PCB) es una decisión arquitectónica central para los diseñadores.
La colocación externa de inductores y resistencias de detección en los PCB le da al diseñador un control completo sobre la selección de componentes.El material central y la corriente de saturación pueden ajustarse con precisión a la aplicaciónSin embargo, esta flexibilidad tiene un costo: los componentes externos ocupan espacio en la placa, complican el diseño y requieren un cableado cuidadoso para minimizar el ruido en la trayectoria de detección actual.
La integración de inductores y resistencias de detección en el paquete del módulo simplifica el diseño y el diseño, reduciendo el número de componentes y la huella de la PCB.el inductor está limitado por el tamaño del paquete, lo que puede limitar el rendimiento máximo de la corriente de salida y térmico.
Además, la resistencia de detección se puede reemplazar con un esquema de detección de corriente no destructiva, eliminando así por completo la resistencia de detección.se traduce en diseños de circuitos integrados (IC) más complejos para módulos de reducción de paso - impulso.
¿Cómo se enfrentan las tres series de módulos a los retos de la integración progresiva y progresiva?
Como parte de su extensa línea de productos μ Module, Analog Devices ofrece una amplia gama de módulos DC/DC que permiten a los diseñadores elegir entre estas estrategias de integración.Este trabajo se centra en el módulo de reducción y refuerzo de cuatro interruptores (Figura 1): LTM4607, LTM4605 y LTM4; LTM8055, LTM8056 y LTM8054; y LTM4712. Cada uno es para diferentes áreas dentro de los rangos de voltaje de entrada y corriente de salida.
Cuatro interruptores de descenso y subida μ Modulo gráfico
Figura 1: Se muestran los módulos μ de cuatro interruptores de descenso y subida, que están construidos de diferentes maneras para diferentes voltajes de entrada y corrientes de salida.modificado por Kenton Williston)
Conversor de CC/DC con inductor externo y resistencia de detección
Los controladores integrados LTM4, LTM4605 y LTM4 y los MOSFET en paquetes de μ módulos con inductores de potencia y resistencias de detección de corriente fuera de la placa de circuito (figura 2).Esta estructura permite a los diseñadores seleccionar con flexibilidad los valores del inductor y la resistencia del inductor para satisfacer los requisitos de aplicación específicos.
Diagrama esquemático de los dispositivos analógicos LTM4, LTM4605 y LTM4
Figura 2: Embalaje (izquierda) de LTM4607, LTM4605 y LTM4y correspondiente esquema de nivel de potencia (derecha) con inductores externos y resistencias de inducción resaltados.
Los paquetes LGA compatibles LTM4, LTM4605 y LTM4pin de 15 mm x 15 mm x 2.82 mm. El LTM4605 está diseñado para aplicaciones de bajo voltaje con un rango de voltaje de entrada de 4.5 V a 20 V y una corriente de salida de 12 A (modo de voltaje reducido). Los LTM4607 y LTM4amplían el rango de entrada a 10 A (modo de voltaje reducido) a 36 V, con LTM4 el rango de voltaje de salida más amplio de 0,8 V a 34 V.
Conversor de CC/DC con inductor y resistencia de detección integrados
El punto de referencia es el punto de referencia.y LTM8054 (Figura 3) integran inductores de potencia y resistencias de detección de corriente en paquetes de módulos μ para simplificar el diseño y la disposición al reducir el número de componentes externos en el PCB.
Diagrama esquemático de los dispositivos analógicos LTM8055, LTM8054 y LTM8056
La figura 3 muestra el módulo (izquierda) de los dispositivos LTM8055, LTM8054 y LTM8056 y destaca la disposición esquemática (derecha) del inductor integrado y la resistencia de detección.Dispositivos analógicos
De las tres series diferentes discutidas en este trabajo, esta serie tiene la corriente de salida más baja: 5,4 A para LTM8054, 5,5 A para LTM8056 y 8,5 A para LTM8055 (todos los valores en modo de descenso).El LTM8056 tiene un rango de entrada de 5 V a 60 V, que es el más ancho de los dispositivos discutidos en este documento y tiene un voltaje de salida máximo de 48 V. El LTM8054 es el más compacto, 15 mm x 11,25 mm de ancho y 3.altura de 42 mm para los diseños con espacio limitadoLos LTM8055 y LTM8056 están encapsulados en 15 mm x 15 mm x 4,92 mm.
Conversor de CC/DC con inductor integrado y detección de corriente no destructiva
El LTM4712 (Figura 4) utiliza diferentes métodos de detección de corriente. En lugar de utilizar resistencias de inspección separadas, utiliza una solución NDI patentada integrada en el módulo.Esto elimina la pérdida de energía asociada con la resistencia de detección dedicada.