(1. díl)

 

 

Obr. 4 zachycuje zjednodušený blokový diagram regulačního obvodu – mikromodulu LTM4620 v zapojení se dvěma výstupy, kdy dva jeho interní, synchronně snižující regulátory zajišťují napájecí hladiny 1,2 V a 1,5 V spolu s 13 A zatížitelností pro každou z nich. Vstupní napěťový rozsah je 4,5 V až 16 V.

 

 

Výstupní napěťový rozsah LTM4620 pak činí 0,6 V až 2,5 V, resp. 0,6 V až 5,5 V pro případ LTM4620A, zatímco celková přesnost výstupu odpovídá ±1,5 % spolu se 100 % továrně testovaným, precizním sdílením proudu, rychlou přechodovou odezvou, vícefázovou paralelní činností (self-clocking, definovatelný fázový posun), synchronizací kmitočtu nebo též přesným zesilovačem pro vzdálené snímání. Ochranné prvky zahrnují výstupní přepěťovou ochranu vztaženou vůči zpětné vazbě, nadproudovou ochranu (foldback) a také interní teplotní diodu s možností monitorování jejího stavu.

 

 

Na obr. 5 se představuje 1,5 V řešení s proudovou zatížitelností 26 A, spojující dva výstupní kanály obvodu LTM4620 v paralelním, 2fázovém návrhu. Paralelní činnost definujeme vzájemným propojením odpovídajících dvojic pinů RUN, TRACK, COMP, Vfb, PGOOD a Vout. V designu nechybí ani teplotní senzor LTC2997, monitorující vnitřní teplotní diodu obvodu LTM4620.

 

 

Obr. 6 zachycuje účinnost 1,5 V zdroje v případě 2fázového paralelního výstupu a také výsledky proudového sdílení ve dvou kanálech. Účinnost 86 % bude pro takový případ zdroje s vysokou hustotou a rovněž vysokým snižujícím poměrem více než dobrá. Teplotní charakteristiky jsou přitom stejně tak dobré nebo ještě lepší než v případě 1 V řešení, které jsme zkoumali na obr. 3. Teplotní nárůst bude po osazení na desku plošného spoje dostatečně pod kontrolou právě díky nízkému teplotnímu odporu θja. Účinné provedení chlazení na spodní a také horní straně umožňuje struktuře LTM4620 pracovat s minimálním ohřevem i na plném výkonu.

 

 

Na zmiňovaném obr. 6 rovněž vidíme výsledky vyrovnaného sdílení proudu pro VOUT1 a VOUT2. Pro tyto účely je interní kontrolér LTM4620 precizně trimován a rovněž i testován.

 

Architektura s proudovým režimem dosahuje vysoké účinnosti a také rychlé přechodové odezvy – klíčových to požadavků pro napájecí zdroje nízkonapěťových jader v případě špičkových procesorů, FPGA či zákaznických ASIC. Pozoruhodná výchozí přesnost výstupního napětí spolu s možností vzdáleného rozdílového snímání mají za následek precizní regulaci stejnosměrného napětí v místě zátěže.

 

Specifické teplotní možnosti obvodů LTM4620 a také jeho striktní sdílení proudu dále umožňuje jednoduché posilování výstupu a to i nad 100 A (viz obr. 7). K definování multifázové činnosti přitom nepotřebujeme žádné zdroje vnějších hodin – piny CLKIN a CLKOUT totiž pro paralelně řazené kanály zajistí interní, nastavitelný fázový posun. LTM4620 podporuje buď vnější synchronizaci kmitočtu nebo též interní, tzv. onboard, taktování.

 

 

 

Na obr. 7 vidíme čtyři paralelně propojené regulátory μModule, realizující 8fázové 100 A řešení. Obr. 8 poté zachycuje vyrovnané sdílení proudu pro všechny čtyři výkonové prvky. Z obr. 7 dále vyplývá, že celý 100 A systém nezabere na desce plošného spoje ani 50 x 50 mm. Dokonce i v případě takto vysokých odběrů lze vystačit s jednoduchým chladičem a vynuceným prouděním vzduchu na horní straně všech čtyřech modulů, takže dostatečně odvedeme přebytečné teplo a nebudeme se muset uchýlit ke snižování jmenovitého zatížení. Tím, že budeme teplo odvádět horní stranou pouzdra, zároveň „pomůžeme“ desce plošného spoje zůstat relativně chladnou a minimalizovat tak nežádoucí vliv ohřevu na další součástky.

 

 

 

Regulátor typu μModule s označením LTM4620 vystupuje jako poctivé řešení s vysokou hustotou výkonu. Od jiných prvků svého druhu se odlišuje právě způsobem hospodaření s teplem – fatální „vadou na kráse“ mnoha zvučných řešení.

 

Nabídne dvojici výkonových regulátorů, umístěných uvnitř důmyslného pouzdra, které tak umožňuje navrhovat vysoce výkonné zdroje, pracující v omezeném prostoru a s minimálními požadavky na vnější chlazení. Vestavěné vícefázové taktování spolu s továrně testovaným, precizním sdílením proudu mezi více prvky umožňuje snadné rozšíření v otázce výstupního proudu na 25 A, 50 A nebo též více než 100 A. Jedinečné teplotní vlastnosti LTM4620 umožňují provoz pod plným zatížením a to i za vyšších teplot okolí.