Innováció a tápegységmodulok szolgálatában

A tápegységmodulok már évek óta népszerűek a fejlesztőmérnökök között, mivel olyan előnyökkel rendelkeznek a diszkrét alkatrészekből álló megoldásokkal szemben, mint a helytakarékos kompakt kialakítás, a rövidebb piacra kerülési idő és az első próbálkozás/megoldás sikere.

Napjainkban a mérnökök minden szektorban nehéz helyzetben vannak: időben és térben egyaránt. A fejlesztésre szánt idő csökken, a tápellátás számára rendelkezésre álló hely „nem létezik”, miközben a terhelési áramok nőnek. Ezek a trendek jelentős fejlődést és növekedést eredményeznek a tápegységmodulok piacán. A tápegységmodulok tervezésének technológiai fejlődése növeli előnyeiket, ami kisebb méreteket, egyszerűbb használatot és nagyobb rugalmasságot eredményez. Nézzük meg közelebbről a tápegységmodulok legújabb innovációit.
A Renesas BGA-POP (Package-On-Package) technológiát felhasználva fejlesztette ki az RAA210130 típusú tápegységet (1. ábra). Az új 12 V-os és 30 A-es digitális tápegység az iparág legkisebb helyigényű eszköze ilyen nagy áramerősség mellett. A szabadalmaztatott technológia lehetővé tette, hogy az induktivitás kivételével minden alkatrész egy többkomponensű fröccsöntött BGA-tokban kapjon helyet. Az induktivitás felülre került, ami egyszerű összeszerelést és tervezési rugalmasságot tesz lehetővé.

1. ábra BGA-POP digitális teljesítménymodul

A megoldás főbb jellemzői

• A Renesas legújabb digitális vezérlési technológiájával világszínvonalú hatékonyság (akár 96%) és tranziens reakció érhető el.
• A teljes tápellátási megoldás egyetlen BGA-POP tokban van elhelyezve, komplett tápegységet létrehozva (2. ábra), amely leegyszerűsíti a PCB tervezését, és kiküszöböli a panelhuzalozási hibákat. A mérnök a rendszertervezés más részeire koncentrálhat, mert a megoldás kiszámítható, és a modulon belüli összes parazitát már figyelembe vették.
• A digitális interfész (PMBUS) teljesen konfigurálható tápellátási megoldást tesz lehetővé, amíg a telemetria segít a rendszernek az összes működési és hibaállapot megértésében. Az alkatrész előre programozott kimeneti feszültségekkel is rendelkezik arra az esetre, ha a végfelhasználó nem kívánja programozni a modult.
• Elérhető fejlesztőkártya is, amely segít a prototípuskészítésben, és lehetővé teszi a tervező számára, hogy az adott terv egyedi működési feltételeit felhasználva gyorsan értékelje a modul teljesítményét.

2. ábra RAA210130 teljesítménymodul kapcsolási rajza

A Renesas kifejlesztette a Mini Module technológiát is (lásd a 3. ábrát), amely esetében egy integrált áramkör van beágyazva egy NYÁK-lemezbe, és az induktivitás pedig a tetejére helyezve. A teljes tápegységmegoldás egy fröccsöntött DIL tokozásba van integrálva, amely megkönnyíti a gyártást a végfelhasználó számára.

3. ábra RAA210040 Mini Modul

Az RAA210040 típusú modul egy kompakt, nem szigetelt, teljes funkcionalitású, szinkron step-down tápegység, amely akár 4 A folyamatos áram leadására is képes. Egyetlen 2,7 V-5,5 V bemeneti tápról működik, és integrálja a vezérlőt, a kapumeghajtót, a teljesítményinduktivitást és a MOSFET-eket. Az RAA210040 kifejezetten a szűkös helyekhez lett optimalizálva.

Az RAA210040 gyors tranziens választ és kiváló hurokstabilitást biztosít a csúcsáram-szabályozási séma alapján. A kimeneti feszültség 0,6 V-ig szabályozható, a beállítási pontossága jobb, mint 1,5% a bemenet, a terhelés és a hőmérséklet függvényében. Az alapértelmezett működési frekvencia 2 MHz; viszont külső ellenállással 500 kHz és 4 MHz között állítható. A külső szinkronizálást külső órajel támogatja 4 MHz-ig. Az RAA210040 támogatja a 100%-os munkaciklust a kapcsolási veszteségek minimalizálása érdekében, és 200 mV-nál kisebb feszültségesést tesz lehetővé. A dedikált engedélyező kivezetés és a jó teljesítményjelző lehetővé teszi a rendszertápsínek egyszerű sorrendbe állítását.
A védelmi funkciók, beleértve a bemeneti alulfeszültség-zárást (UVLO), a túláram elleni védelmet (OCP), a kimeneti túlfeszültség elleni védelmet (OVP) és a túlmelegedés elleni védelmet (OTP), biztosítják a biztonságos működést még rendellenes működési körülmények között is.

Az RAA210040 modul főbb jellemzői

• A legkisebb alapterületű 5 V-os, 4 A-es teljesítményű tápegység a piacon.
• A teljes áramellátási megoldás egy 3 × 3-as DFN tokban.
• A modul teljesen védett (OTP, OCP, OVP stb.), és egy fejlesztőkártya segíti a gyors prototípuskészítést.

Az RTKA210040DR0000BU fejlesztőkártya

Az RTKA210040DR0000BU fejlesztőkártya a teljes tápegy­ség­modul-megoldás méretének minimalizálására lett optimalizálva. Az egyetlen 2,7 V és 5,5 V közötti bemeneti tápsínről működő RTKA210040DR0000BU fejlesztőkártya 0,6 V-ig állítható kimeneti feszültséget biztosít, akár 95%-os hatékonyság és 1,5%-nál jobb pontosság mellett, a specifikáción belüli terhelés és hőmérséklet mellett. A dedikált engedélyező bemenet és a jó teljesítményjelző lehetővé teszi a rendszertápsínek egyszerű sorrendbe állítását. A kártya biztosítja a periféria-áramkört az RAA210040 szolgáltatáskészletének bemutatásához. A demókártya számos csatlakozót, tesztpontot és jumpert tartalmaz a modul funkcióinak egyszerű kipróbálása érdekében.

4. ábra Az RTKA210040DR0000BU Demo Board (felül- és alulnézetben)

 
Az RTKA210040DR0000BU fejlesztőkártya szobahőmérsékleten 4 A teljes terhelési árammal tud működni hűtés nélkül. Ha a kártya magasabb környezeti hőmérsékleten működik, szükség lehet a rendelkezésre álló kimeneti áram csökkentésére. Az RTKA210040DR0000BU kártyaelrendezés a tápegységmodul-megoldás teljes méretéhez képest kompakt, és a jó elektromos és hőteljesítményre optimalizált. A kártya egyetlen 4 A-es referenciakialakításként használható.
A növekvő helyszűke arra kényszeríti a gyártókat, hogy megújítsák a tápegységek következő generációját. A Renesas két új technológiát fejlesztett ki a kihívásnak megfelelve, amelyekkel elkezdik a következő generációs tápegységmodul-család bővítését a jelenlegi és újabb gyártási technológiák alkalmazásával.
Az EBV Elektronik – mint vezető félvezető-forgalmazó Európában – széles gyártói portfóliójából a legújabb alkatrészek és félvezető-megoldások teljes és folyamatos ellátását garantálja. Vegye fel a kapcsolatot az EBV technológiai és piaci szakértőivel, hogy az alkalmazásaihoz az optimális megoldást választhassa!

Szerző: Jeffrey Sherman – Senior Manager, termékmarketing és alkalmazások, tápegység-termékcsalád

Több mint disztribúció – EBV Elektronik!

Farkas Szabolcs
EBV Elektronik Kft.
1117 Budapest, Budafoki út 91–93.
E-mail: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.
www.ebv.com