Новые ультратонкие преобразователи DC/DC компании GE и некоторые особенности работы с ними

№ 6’2015
PDF версия
В современных условиях требуется все большая плотность упаковки составных частей силового модуля, а также минимизация площади, занимаемой им на плате. Такие условия диктует потребность в оптимизации затрат и повышении конкурентоспособности выпускаемой продукции. Иными словами, системы становятся технологичнее и производительней, и силовые модули «не имеют права» отставать от технического прогресса и даже более: они обязаны как минимум на шаг опережать требования, предъявляемые к питанию.

Компания General Electric (GE) выпустила линейку тонких миниатюрных преобразователей SlimLynx, которые являются цельными самодостаточными модулями питания. DC/DC-преобразователи толщиной всего 2,8 мм умещаются в компактной упаковке по стандарту DOSA Pico — 12×12 мм. Модули монтируются бессвинцовой пайкой и способны выдерживать высокую температуру.

Ожидается, что модуль SlimLynx позволит инженерам построить питание с цифровым (PMBus) или аналоговым управлением там, где место на плате, высота и воздушное охлаждение экстремально ограничены. Преобразователь создан специально для работы на нижней стороне платы, в мезонинных структурах (рис. 1), в вертикальных дочерних платах и ультратонких применениях. При использовании ранее незадействованных участков это увеличивает общую эффективность платы, позволяя повысить вычислительную мощность и функциональность. Области применения модуля — центры обработки данных, проводная и беспроводная телекоммуникация, сети, серверы и системы хранения данных, промышленность, медицина, военная индустрия.

Мезонинная структура

Рис. 1. Мезонинная структура

 

Особенности модуля SlimLynx

В большинстве случаев в существующих решениях по питанию можно наблюдать следующую картину. Есть преобразователи, но они слишком громоздкие. Есть тонкие, но они предлагают ограниченную или минимальную функциональность. Существуют и третьи, которые предлагают ограниченную производительность при высокой температуре без воздушного охлаждения. Некоторые преобразователи предоставляют широкие возможности, но они доступны только в версиях, содержащих свинец. А есть преобразователи, которые вроде бы по всем параметрам подходят, но выпускаются в нестандартном форм-факторе и с нестандартными разъемами, что сильно увеличивает время выхода продукта на рынок и повышает риски.

Преобразователь SlimLynx, по утверждению разработчиков, лишен подобных недостатков и является бескомпромиссным решением, работающим эффективно во всем температурном диапазоне.

Параметры

Основные технические характеристики модуля SlimLynx:

  • габариты: 12,2×12,2×2,8 мм;
  • диапазон входного напряжения: Uвх = 3–14,4 В DC;
  • программируемое выходное напряжение: Uвых = 0,45–5,5 В DC;
  • ток: 6/12 А;
  • гибкое регулирование выходной последовательности напряжений EZ-Sequence;
  • функция Tunable Loop для оптимизации динамического отклика на выходное напряжение;
  • удаленный контроль On/Off;
  • соответствие стандартам DOSA;
  • постоянная частота переключения с возможностью синхронизации извне;
  • защита по току и температуре;
  • способность контролировать токовые параметры;
  • диапазон рабочих температур: –40…+85 °C без охлаждения;
  • бессвинцовый.

В части рекомендаций по использованию далее в статье будет рассматриваться только аналоговая версия модуля; подробности по цифровой версии можно найти в спецификации к устройству.

Входная фильтрация

Цифровой модуль Pico SlimLynx должен быть связан с источником низкого AC-импеданса. Высокоиндуктивный источник может негативно повлиять на стабильность модуля GE. Входная емкость должна непосредственно примыкать ко входному пину модуля, чтобы минимизировать шумы входного напряжения и гарантировать стабильность. Для этой цели рекомендуются керамические конденсаторы. На рис. 2 показано шумящее входное напряжение для различных выходных напряжений при токе в 12 А и нагрузках с 1×22 или 2×22 мкФ керамическими конденсаторами и входом 12 В.

Входное напряжение с шумами для различного выходного напряжения с 1×22 или 2×22 мкФ

Рис. 2. Входное напряжение с шумами для различного выходного напряжения с 1×22 или 2×22 мкФ

Фильтрация по выходу

Рассматриваемые модули предназначены для обеспечения питания с низкими пульсациями по выходному напряжению и позволяют работать с керамическими конденсаторами 3×0,047 и 2×47 мкФ. Так или иначе, дополнительная фильтрация может потребоваться конструктору системы по ряду причин. Во‑первых, может возникнуть необходимость дальнейшего снижения шума и пульсаций напряжения на выходе. Во‑вторых, динамические частотные характеристики, возможно, потребуется адаптировать, в частности для ступенчатого изменения нагрузки.

Главное назначение добавления внешней емкости — сокращение выходного шума и улучшение динамического отклика к шаговому изменению нагрузки. Конденсаторы, рекомендованные для этой цели, — Low ESR, полимерные или керамические.

На рис. 3 показана зависимость выходного шума, снятая на полосе частот, ограниченной до 20 МГц, для различных внешних емкостей на разных Vo и при полной нагрузке током 12 А. Для стабильной работы модуля требуется ограничить емкость до значений, указанных в спецификации, которую можно найти на сайте [1].

Шум выходного напряжения для различных напряжений выхода с внешними керамическими конденсаторами 2×47, 4×47, 6×47 или 8×47 мкФ на выходе с нагрузкой 12 А. Входное напряжение 12 В

Рис. 3. Шум выходного напряжения для различных напряжений выхода с внешними керамическими конденсаторами 2×47, 4×47, 6×47 или 8×47 мкФ на выходе с нагрузкой 12 А. Входное напряжение 12 В

 

Описание аналоговых функций

Дистанционное включение/выключение

Модуль может быть включен/выключен или с помощью ON/OFF пин (аналоговый интерфейс), или через интерфейс PMBus (цифровой). Модуль может быть сконфигурирован несколькими способами через интерфейс PMBus и реагировать на два входа ON/OFF:

  • через ON/OFF можно управлять только с помощью аналогового интерфейса (команды цифрового интерфейса ON/OFF игнорируются);
  • через ON/OFF можно управлять только с помощью интерфейса PMBus (аналоговый интерфейс игнорируется);
  • через ON/OFF можно управлять либо аналоговым, либо цифровым интерфейсом.

Состояние модуля (при поставке с завода) по умолчанию должно быть под контролем только аналогового интерфейса. Если модуль необходимо контролировать только через цифровой интерфейс, управление должно быть через PMBus. В любом случае все изменения записываются в энергонезависимой памяти на модуль так, чтобы он запоминал настройки для последующего использования.

Аналоговое включение/выключение

Модуль использует ON/OFF пин для удаленного включения/выключения. Доступны два логических варианта ON/OFF. В положительной логике (код устройства — суффикс «4» в спецификации) модуль включается во время высокого логического уровня на ON/OFF пине и выключается во время низкого логического уровня. С отрицательной логикой включения/выключения опции (без суффикса «4» в названии устройства в спецификации) модуль выключается во время логики высокого логического уровня ON/OFF и включается во время низкого.

ON/OFF-сигнал должен быть всегда разведен к земле. Для любого логического варианта ON/OFF при разъединении цепи модуль включится, когда присутствует входное напряжение. Для модулей с положительным логическим включением/выключением схема для использования пина ON/OFF приведена на рис. 4.

Конфигурация цепи для использования позитивной логики работы пина ON/OFF

Рис. 4. Конфигурация цепи для использования позитивной логики работы пина ON/OFF

Когда внешний транзистор Q2 в выключенном состоянии, внутренний транзистор Q7 находится во включенном состоянии и выключает Q3, удерживающий Q6 и Q5 в выключенном состоянии. Это позволяет внутреннему сигналу PWM #Enable быть на низком уровне, что выключает модуль DC/DC. Рекомендуемое значение для резистора Rpullup, позволящее поднять сигнал на высокий уровень, составляет 20 кОм.

Для негативной логики работы пина ON/OFF и, соответственно, самого модуля конфигурация цепи показана на рис. 5.

Конфигурация цепи для использования негативной логики работы пина ON/OFF

Рис. 5. Конфигурация цепи для использования негативной логики работы пина ON/OFF

Логический уровень пина ON/OFF должен быть высоким, что регулируется внешним резистором pull-up 20 кОм с рекомендуемым интервалом входных напряжений 3–14 В. Когда транзистор Q2 в выключенном состоянии, пин ON/OFF в высоком логическом состоянии, транзистор Q3 включен. Это приводит к включению транзистора Q6, следующему за включением транзистора Q5, выключающего модуль преобразователя.

Для включения модуля транзистор Q2 включается, поддерживая пин ON/OFF на низком логическом уровне, затем выключая транзистор Q3, что поддерживает Q6 и Q5 в выключенном состоянии. Результатом этого является включение пина PWM Enable, то есть его переход на высокий логический уровень.

Помимо прочего, модуль имеет монотонный характер включения/выключения при любых параметрах входного и выходного напряжений, а также температур работы.

Кроме того, модуль может включаться с предустановленными параметрами по выходу столь же долго, сколь долго сохраняется напряжение предустановки со значением на 0,5 В меньше, чем напряжение, заданное на выходе.

С цифровым управлением включения/выключения модуля можно ознакомиться в спецификации к модулю на веб-странице [4].

Аналоговое программирование выходного напряжения

Модуль может быть запрограммирован на любое выходное напряжение от 0,6 до 5,5 В с помощью подключения внешнего резистора между пинами Trim и SIG_GND (рис. 6).

Конфигурация цепи для программирования выходного напряжения модуля через внешний резистор

Рис. 6. Конфигурация цепи для программирования выходного напряжения модуля через внешний резистор

Без внешнего резистора между Trim и SIG_GND пинами напряжение на выходе будет 0,6 В.

Для вычисления значения подстроечного резистора Rtrim необходимо воспользоваться формулой:

Rtrim = [12/(Vо–0,6)]×кОм,

где Rtrim — это внешний резистор с сопротивлением, кОм, а Vo (Vo, set) — желаемое выходное напряжение.

В таблице 1 приведены значения Rtrim для некоторых типичных выходных напряжений.

Таблица 1. Необходимые значения Rtrim для получения выходных напряжений Vo, set

Vо, set, В

Rtrim, кОм

0,6

Open

0,9

40

1

30

1,2

20

1,5

13,33

1,8

10

2,5

6,316

3,3

4,444

Упорядочивание выходного напряжения

Модуль включает в себя технологию EZ-Sequence, которая позволяет пользователям осуществлять настройку различных последовательностей напряжения при секвентировании напряжения на выходе в их приложениях. Если технология не требуется, то достаточно просто оставить разъем SEQ незадействованным. Напряжение, приложенное к выводу SEQ, должно быть уменьшено путем такого же метода, как и понижение выходного напряжения до опорного напряжения модуля. Это достигается путем задействования внешнего резисторного делителя, подключенного через напряжение SEQ перед его подачей на вывод SEQ (рис. 7).

Цепь, показывающая подачу секвентирующего сигнала на разъем SEQ

Рис. 7. Цепь, показывающая подачу секвентирующего сигнала на разъем SEQ

Кроме того, небольшой конденсатор (предлагается 100 пФ) должен быть подключен через резистор R1.

Для всех модулей SlimLynx минимальная рекомендуемая задержка между сигналом ON/OFF и сигналом секвентирования составляет 10 мс, чтобы иметь уверенность, что выход модуля увеличен в соответствии с сигналом упорядочения (секвентирования). Это гарантирует, что процедура плавного пуска будет полностью завершена до момента, когда будет позволено нарастить значение секвентирующего сигнала.

Когда к выводу SEQ применяется понижение напряжения упорядочения, выходное напряжение отслеживает это напряжение до момента достижения выходом установленного напряжения. Окончательное значение напряжения упорядочения должно быть установлено выше, чем установленное напряжение модуля. Выходное напряжение модуля следует за напряжением упорядочения на основе базиса «один к одному». При подключении нескольких модулей они могут отслеживать выходные напряжения до напряжения, приложенного на выводе SEQ.

Выход модуля может отслеживать сигнал SEQ с изменениями последнего до 0,5 В/мс при включении или отключении питания.

Чтобы начать одновременное отключение модулей, контактное напряжение SEQ контролируемо опускается. Выходное напряжение модуля следует за напряжением упорядочения на основе базиса «один к одному» абсюлютно так же, как и обозначено ранее. Действующее входное напряжение должно поддерживаться до тех пор, пока напряжения отслеживания и выходные напряжения не достигнут потенциала земли.

Tunable Loop

Модуль имеет функцию, которая оптимизирует переходную характеристику, так называемую Tunable Loop. Для этого обычно добавляют внешние конденсаторы к выходу модуля. Это делается по двум причинам: чтобы уменьшить выходной уровень помех (рис. 3) и уменьшить отклонения выходного напряжения от стационарного значения в присутствии текущих изменений динамической нагрузки.

Добавление внешней емкости влияет на цикл управления напряжением модуля, замедляя его, заставляя его схему вяло реагировать на изменения параметров. Слишком большие значения емкости также могут повлечь за собой нестабильность работы модуля. Tunable Loop позволяет пользователю регулировать извне цепь управления напряжением для соответствия сетевому фильтру, стоящему на выходе модуля. Функция реализуется путем подключения серии RC между разъемами (пинами) VS+ и TRIM (рис. 8). Это позволяет регулировать извне отклик цепи управления, компенсируя его «вялость».

Диаграмма цепи, показывающая соединение Rtune резистора и Ctune конденсатора для настройки цепи управления модуля

Рис. 8. Диаграмма цепи, показывающая соединение Rtune резистора и Ctune конденсатора для настройки цепи управления модуля

В таблице 2 приведены рекомендованные значения Rtune и Ctune для различных значений керамических конденсаторов на выходе до 1000 мкФ, которые могут потребоваться для обеспечения требуемого уровня помех. Выбор Rtune и Ctune в соответствии с таблицей 2 обеспечит стабильную работу модуля.

Таблица 2. Главные рекомендуемые значения Rtune и Ctune для Vin = 12 В в комбинации различных керамических конденсаторов

Со, мкФ

2×47

4×47

6×47

10×47

10×47

Rtune, кОм

430

390

300

240

180

Ctune, пФ

390

1500

2700

3300

8200

В приложениях с жесткими ограничениями по выходному напряжению в присутствии динамической нагрузки тока дополнительная емкость на выходе будет просто необходима. В таблице 3 приведены рекомендованные значения Rtune и Ctune для обеспечения 2%-ного предела отклонения выходного напряжения от заданного для некоторых общих выходных напряжений в присутствии ступенчатого изменения (50% от полной нагрузки) тока от 6 до 12 А, со входным напряжением 12 В.

Таблица 3. Рекомендуемые значения Rtune и Ctune для получения переходного отклонения Vout в 2% для 6‑А шага нагрузки с Vin = 12 В

Vo, В

5

3,3

2,5

1,8

1,2

0,6

Co, мкФ (Polymer)

1×47 + 330

1×47 + 330

2×47 + 330

1×47 + 2×330

3×47 + 3×330

1×47 + 11×330

Rtune, кОм

300

300

240

220

220

180

Ctune, пФ

2200

2200

3300

5600

12 000

47 000

ΔV, мВ

55

54

47

31

21

8

xosotin chelseathông tin chuyển nhượngcâu lạc bộ bóng đá arsenalbóng đá atalantabundesligacầu thủ haalandUEFAevertonxosofutebol ao vivofutemaxmulticanaisonbetbóng đá world cupbóng đá inter milantin juventusbenzemala ligaclb leicester cityMUman citymessi lionelsalahnapolineymarpsgronaldoserie atottenhamvalenciaAS ROMALeverkusenac milanmbappenapolinewcastleaston villaliverpoolfa cupreal madridpremier leagueAjaxbao bong da247EPLbarcelonabournemouthaff cupasean footballbên lề sân cỏbáo bóng đá mớibóng đá cúp thế giớitin bóng đá ViệtUEFAbáo bóng đá việt namHuyền thoại bóng đágiải ngoại hạng anhSeagametap chi bong da the gioitin bong da lutrận đấu hôm nayviệt nam bóng đátin nong bong daBóng đá nữthể thao 7m24h bóng đábóng đá hôm naythe thao ngoai hang anhtin nhanh bóng đáphòng thay đồ bóng đábóng đá phủikèo nhà cái onbetbóng đá lu 2thông tin phòng thay đồthe thao vuaapp đánh lô đềdudoanxosoxổ số giải đặc biệthôm nay xổ sốkèo đẹp hôm nayketquaxosokq xskqxsmnsoi cầu ba miềnsoi cau thong kesxkt hôm naythế giới xổ sốxổ số 24hxo.soxoso3mienxo so ba mienxoso dac bietxosodientoanxổ số dự đoánvé số chiều xổxoso ket quaxosokienthietxoso kq hôm nayxoso ktxổ số megaxổ số mới nhất hôm nayxoso truc tiepxoso ViệtSX3MIENxs dự đoánxs mien bac hom nayxs miên namxsmientrungxsmn thu 7con số may mắn hôm nayKQXS 3 miền Bắc Trung Nam Nhanhdự đoán xổ số 3 miềndò vé sốdu doan xo so hom nayket qua xo xoket qua xo so.vntrúng thưởng xo sokq xoso trực tiếpket qua xskqxs 247số miền nams0x0 mienbacxosobamien hôm naysố đẹp hôm naysố đẹp trực tuyếnnuôi số đẹpxo so hom quaxoso ketquaxstruc tiep hom nayxổ số kiến thiết trực tiếpxổ số kq hôm nayso xo kq trực tuyenkết quả xổ số miền bắc trực tiếpxo so miền namxổ số miền nam trực tiếptrực tiếp xổ số hôm nayket wa xsKQ XOSOxoso onlinexo so truc tiep hom nayxsttso mien bac trong ngàyKQXS3Msố so mien bacdu doan xo so onlinedu doan cau loxổ số kenokqxs vnKQXOSOKQXS hôm naytrực tiếp kết quả xổ số ba miềncap lo dep nhat hom naysoi cầu chuẩn hôm nayso ket qua xo soXem kết quả xổ số nhanh nhấtSX3MIENXSMB chủ nhậtKQXSMNkết quả mở giải trực tuyếnGiờ vàng chốt số OnlineĐánh Đề Con Gìdò số miền namdò vé số hôm nayso mo so debach thủ lô đẹp nhất hôm naycầu đề hôm naykết quả xổ số kiến thiết toàn quốccau dep 88xsmb rong bach kimket qua xs 2023dự đoán xổ số hàng ngàyBạch thủ đề miền BắcSoi Cầu MB thần tàisoi cau vip 247soi cầu tốtsoi cầu miễn phísoi cau mb vipxsmb hom nayxs vietlottxsmn hôm naycầu lô đẹpthống kê lô kép xổ số miền Bắcquay thử xsmnxổ số thần tàiQuay thử XSMTxổ số chiều nayxo so mien nam hom nayweb đánh lô đề trực tuyến uy tínKQXS hôm nayxsmb ngày hôm nayXSMT chủ nhậtxổ số Power 6/55KQXS A trúng roycao thủ chốt sốbảng xổ số đặc biệtsoi cầu 247 vipsoi cầu wap 666Soi cầu miễn phí 888 VIPSoi Cau Chuan MBđộc thủ desố miền bắcthần tài cho sốKết quả xổ số thần tàiXem trực tiếp xổ sốXIN SỐ THẦN TÀI THỔ ĐỊACầu lô số đẹplô đẹp vip 24hsoi cầu miễn phí 888xổ số kiến thiết chiều nayXSMN thứ 7 hàng tuầnKết quả Xổ số Hồ Chí Minhnhà cái xổ số Việt NamXổ Số Đại PhátXổ số mới nhất Hôm Nayso xo mb hom nayxxmb88quay thu mbXo so Minh ChinhXS Minh Ngọc trực tiếp hôm nayXSMN 88XSTDxs than taixổ số UY TIN NHẤTxs vietlott 88SOI CẦU SIÊU CHUẨNSoiCauVietlô đẹp hôm nay vipket qua so xo hom naykqxsmb 30 ngàydự đoán xổ số 3 miềnSoi cầu 3 càng chuẩn xácbạch thủ lônuoi lo chuanbắt lô chuẩn theo ngàykq xo-solô 3 càngnuôi lô đề siêu vipcầu Lô Xiên XSMBđề về bao nhiêuSoi cầu x3xổ số kiến thiết ngày hôm nayquay thử xsmttruc tiep kết quả sxmntrực tiếp miền bắckết quả xổ số chấm vnbảng xs đặc biệt năm 2023soi cau xsmbxổ số hà nội hôm naysxmtxsmt hôm nayxs truc tiep mbketqua xo so onlinekqxs onlinexo số hôm nayXS3MTin xs hôm nayxsmn thu2XSMN hom nayxổ số miền bắc trực tiếp hôm naySO XOxsmbsxmn hôm nay188betlink188 xo sosoi cầu vip 88lô tô việtsoi lô việtXS247xs ba miềnchốt lô đẹp nhất hôm naychốt số xsmbCHƠI LÔ TÔsoi cau mn hom naychốt lô chuẩndu doan sxmtdự đoán xổ số onlinerồng bạch kim chốt 3 càng miễn phí hôm naythống kê lô gan miền bắcdàn đề lôCầu Kèo Đặc Biệtchốt cầu may mắnkết quả xổ số miền bắc hômSoi cầu vàng 777thẻ bài onlinedu doan mn 888soi cầu miền nam vipsoi cầu mt vipdàn de hôm nay7 cao thủ chốt sốsoi cau mien phi 7777 cao thủ chốt số nức tiếng3 càng miền bắcrồng bạch kim 777dàn de bất bạion newsddxsmn188betw88w88789bettf88sin88suvipsunwintf88five8812betsv88vn88Top 10 nhà cái uy tínsky88iwinlucky88nhacaisin88oxbetm88vn88w88789betiwinf8betrio66rio66lucky88oxbetvn88188bet789betMay-88five88one88sin88bk88xbetoxbetMU88188BETSV88RIO66ONBET88188betM88M88SV88Jun-68Jun-88one88iwinv9betw388OXBETw388w388onbetonbetonbetonbet88onbet88onbet88onbet88onbetonbetonbetonbetqh88mu88Nhà cái uy tínpog79vp777vp777vipbetvipbetuk88uk88typhu88typhu88tk88tk88sm66sm66me88me888live8live8livesm66me88win798livesm66me88win79pog79pog79vp777vp777uk88uk88tk88tk88luck8luck8kingbet86kingbet86k188k188hr99hr99123b8xbetvnvipbetsv66zbettaisunwin-vntyphu88vn138vwinvwinvi68ee881xbetrio66zbetvn138i9betvipfi88clubcf68onbet88ee88typhu88onbetonbetkhuyenmai12bet-moblie12betmoblietaimienphi247vi68clupcf68clupvipbeti9betqh88onb123onbefsoi cầunổ hũbắn cáđá gàđá gàgame bàicasinosoi cầuxóc đĩagame bàigiải mã giấc mơbầu cuaslot gamecasinonổ hủdàn đềBắn cácasinodàn đềnổ hũtài xỉuslot gamecasinobắn cáđá gàgame bàithể thaogame bàisoi cầukqsssoi cầucờ tướngbắn cágame bàixóc đĩaAG百家乐AG百家乐AG真人AG真人爱游戏华体会华体会im体育kok体育开云体育开云体育开云体育乐鱼体育乐鱼体育欧宝体育ob体育亚博体育亚博体育亚博体育亚博体育亚博体育亚博体育开云体育开云体育棋牌棋牌沙巴体育买球平台新葡京娱乐开云体育mu88qh88
Литература
  1. apps.geindustrial.com/A553BA1C-FCF7-40F0-89B8-1704CB2EDB1F/FinalDownload/DownloadId-811B89809BCE2E140D19FC19A38D70C0/A553BA1C-FCF7-40F0-89B8-1704CB2EDB1F/publibrary/checkout/ULDT012A0X?TNR=Data%20Sheets|UNDT012A0X|generic /ссылка утрачена/
  2. Спецификации к ULDT012. apps.geindustrial.com/publibrary/checkout/ULDT012A0X?TNR=Data%20Sheets|UNDT012A0X|generic /ссылка утрачена/
  3. Спецификации к PNVT012. apps.geindustrial.com/publibrary/checkout/PNVT012?TNR=Data%20Sheets|PNVT012|generic /ссылка утрачена/
  4. geindustrial.com/products/embedded-power/slimlynx /ссылка утрачена/

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *