Tendinţe majore în tehnologia surselor de alimentare cu comutare (SMPS) II

25 FEBRUARIE 2012

Controlul Digital al Puterii în surse de alimentare AC/DC și DC/DC – Soluţii flexible și configurabile prin controlul digital al puterii.

Figura 1: Blocul Controler diferenţiază sursele de putere controlate digital de cele controlate analogic

Sursele de alimentare cu comutare (SMPS) au la bază aceeași schemă de funcționare, dar progresele rapide în tehnologia circuitelor digitale au determinat realizarea mai eficientă a controlului puterii.

Ce oferă Controlul Digital
1. Nivel ridicat al integrării
● Ieșiri multiple și faze cu un singur controler
● Management integrat al secvențelor
● MCU de uz general

2. Funcţii avansate
● Diagnoza în timp real prin data logging și predicția defectării
● Control adaptiv în diverse moduri de operare și sarcini diferite
● Calibrarea în timpul fabricației

3. Optimizări ale funcţionării
● Controlul dead band pentru mărirea eficienței
● Management consolidat al fazelor

Notă. Power Management Bus (PMBus) este un standard deschis pentru un protocol de management al puterii, cu un limbaj de comandă definit, care facilitează comunicarea cu convertoare de putere şi alte dispozitive într-un sistem de putere electrică.

Aplicaţii

● Computere: servere, unități de stocare, UPS, module DC/DC de mare putere.
● Comunicații: stații radio, routere, redresoare telecom.
● Echipamente: industriale și medicale, testare și măsură, iluminat.
Texas Instruments produce familii de controlere digitale pentru surse de alimentare: UCD91XX (UCD9111: 1 ieșire, 1 fază, 32 pini; UCD9112: 1 ieșire, 2 faze, 32 pini) și UCD92XX (UCD9220: 2 ieșiri independente, 40 pini; UCD9230: 3 ieșiri independente, 48 pini; UCD9240: 4 ieșiri independente, capsule 64, 80 pini).

Figura 2: UCD9112 Dual Phase Sync Buck Controller

Figura 3: UCD 7230 Digital Power Driver de mare performanţă (management termal, fiabilitate mare, eficienţă ridicată, protecţii) care necesită un număr redus de componente externe, alimentare 4.75…15.5V.

Figura 4: Convertor Buck multifazic cu UCD7230

Avantajele folosirii conversiei multifazice: riplu mai mic la intrare și la ieșire, capacități de filtrare mai mici, răspuns dinamic mai rapid, circuit PCB mai mic, performanțe termale mult mai bune, gabarit mai mic. În plus, apar avantaje specifice numai controlului digital: eficiență foarte mare indiferent de mărimea sarcinii, tensiunea de riplu minimizată și răspunsul dinamic optimizat pe întreaga gamă de sarcini.

UCD92XX – Controler de bucle multiple
• controlează până la 4 ieșiri și până la 8 faze
• rezoluție 250ps PWM pentru a sprijini raport mare Vin / Vout
• frecvența de comutare până la 2MHz
• funcții multiple: soft start, soft stop, margining, tracking, secvențiere, ajustarea fazelor pentru eficiență mare la sarcini mici, reconfigurabil prin PMBus
• încapsulare cu 64 și 80 pini

Figura 5: UCD9240 Schema bloc

PTD08A010W, PTD08A015W, PTD08A020W sunt module Power Train de mare performanță (eficiența 96%, temperatura de operare: -40…+85°C) care reprezintă secțiunea de conversie a puterii într-un sistem de alimentare cu putere controlat digital. Acesta încorporează circuitul integrat UCD 7230
MOSFET driver de la Texas Instruments.

PTD08A010W Intrare: 4.75…14V, Ieșire: programabilă 0.7…3.6V/10A

PTD08A015W Intrare: 4.75…14V, Ieșire programabilă: 0.7…3.6V/15A

PTD08A020W Intrare: 4.75…14V, Ieșire programabilă: 0.7…3.6V/20A

Se utilizează în conjucție cu un controler digital de putere din familia UCD9240 sau UCD9110. Modulul PTD08A010W primește semnale de control de la controlerul digital și dă înapoi informații parametrice și legate de starea de funcționare (Digital I/O: semnal PWM, INHIBIT, FAULT (limitare curent), SRE (Sync Rectifier Enable), Analog I/O: temperatura, curent ieșire). Împreună, modulele Power Train și Digital Power Controller formează o soluție sofisticată, robustă și ușor de configurat pentru a realiza o sursă de alimentare de calitate deosebit de ridicată.

Figura 6: Arhitectura pentru o aplicaţie tipică cu UCD9240 + module Power Train

Figura 7: Sistem de alimentare multiplă

Figura 8: Aplicaţie pentru cerere de curent mare (soluţia digitală are costul evident mai mic decât cea analogică)

Texas Instruments are o varietate mare de controlere digitale ale puterii: familia UCD9K pentru proiecte fără izolare I/O și familia UCD3K pentru surse de alimentare cu izolare. Pentru protecție analogică și management al sistemului de alimentare cu putere sunt disponibile LM5064 și LM5066 (National Semiconductor), ca și TPS40400 și TPS40422 pentru control PWM analogic.
În final, familia de microcontrolere complet programabile TMS320F28X sprijină o multitudine de aplicații legate de putere și energie, oferind versatilitate și performanță.

ECAS ELECTRO www.ecas.ro este distribuitor al firmelor de componente pentru surse de alimentare:
Texas Instruments: www.ti.com
National Semiconductor: www.national.com
Microchip: www.microchip.com
Microsemi: www.microsemi.com
Linear Technology: www.linear.com
International Rectifier: www.irf.com
Infineon: www.infineom.com
Intersil: www.intersil.com
ON semiconductor: www.onsemi.com

Autor:
Ing. Emil Floroiu
ECAS ELECTRO
emil.floroiu@ecas.ro
www.ecas.ro

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile necesare sunt marcate *

  • Folosim datele dumneavoastră cu caracter personal NUMAI pentru a răspunde comentariilor/solicitărilor dumneavoastră.
  • Pentru a primi raspunsuri adecvate solicitărilor dumneavoastră, este posibil să transferăm adresa de email și numele dumneavoastră către autorul articolului.
  • Pentru mai multe informații privind politica noastră de confidențialitate și de prelucrare a datelor cu caracter personal, accesați link-ul Politica de prelucrare a datelor (GDPR) si Cookie-uri.
  • Dacă aveți întrebări sau nelămuriri cu privire la modul în care noi prelucrăm datele dumneavoastră cu caracter personal, puteți contacta responsabilul nostru cu protecția datelor la adresa de email: gdpr@esp2000.ro
  • Abonați-vă la newsletter-ul revistei noastre