Удобная, высокоэффективная мощность: новая серия модулей DC / DC преобразователей от Murata
Вы не можете превзойти эффективность источников питания с коммутационным режимом, и вы можете избежать проблемы сложности проектирования, используя модули DC / DC, такие как модули OKDx-T / 90.
Если вы прочитали эту статью, вы знаете более или менее, как я отношусь к переключению регуляторов. Суть: мне они не нравятся. Меня не волнует, насколько они эффективны. Цепи сложны, макет чувствителен к несовершенствам, выходное напряжение шумно.
Тем не менее, я понимаю, что это мнение принадлежит музею. Мир современной электроники не мог существовать без эффективности переключающих регуляторов - линейный подход к регулированию напряжения отнимает слишком много энергии для небольших портативных устройств. И даже если размер и время автономной работы не являются главными приоритетами, есть еще одна вещь, которую следует учитывать: выходной ток.
Выходной шум устройств T / 90 на самом деле довольно низок. Все изображения от Murata (PDF)
Допустим, у вас есть практически неограниченная мощность, доступная на стене. В этом случае, возможно, вы можете терпеть неэффективность своего линейного регулятора. Но высокие выходные токи являются проблемой, пытаетесь ли вы сохранить энергию. Напомним, что примерная рассеиваемая мощность линейного регулятора представляет собой выходной ток, умноженный на разницу между входным напряжением и выходным напряжением. Поэтому, если V IN = 9 В, V OUT = 5 В, а ваша нагрузка составляет 50 А, регулятор рассеивает 200 Вт. Возможно, вам понадобится запас жидкого азота, чтобы поддерживать ваш регулятор в этих условиях.
Пример 50 A может показаться излишним, но низковольтные цифровые ИС могут нанести серьезный ток в эти дни. Это очевидно в спецификациях для модулей преобразователей постоянного тока DCDx-T / 90 серии Murata. Диапазон выходного напряжения 0, 6-1, 8 В. И максимальный выходной ток? О, всего 90 А.
Какое устройство работает на 1, 8 В и нуждается в 90 А? Ну, общей категорией будут высокопроизводительные (и предположительно довольно большие) процессоры и программируемые логические устройства. Например, процессоры Intel, используемые на ПК, генерируют около 65 Вт. Если мы упростим, предположив одно напряжение питания 1, 4 В, мы рассмотрим 46 А. Сорок шесть усилителей.
До сих пор мы установили две вещи: 1) мне не нравятся переключающие регуляторы; 2) Иногда вам требуется много тока, даже при низком напряжении питания. Первая проблема может быть решена с помощью модуля DC / DC, который устраняет большинство сложных проектных работ. И мы можем решить вторую проблему, выбирая модуль, который может обрабатывать большие токи. Я предполагаю, что существуют различные варианты; Мне лично нравятся устройства μModule от Linear Tech. В этой статье мы сосредоточились на упомянутых выше частях Мураты.
Серия OKDx-T / 90-W12-xxx-C (… мы будем называть ее серии T / 90)
Во-первых, это не ИС; это печатные платы:
В дополнение к модулю требуется несколько базовых компонентов; типичная схема приложения (которую я не хочу воспроизводить здесь, потому что ее визуальное качество довольно ужасно) показывает только два конденсатора и некоторые резисторы.
КПД
Если регулятор будет подавать 90 А без перегрева, он должен быть эффективным. Эффективность говорит нам, сколько энергии сам регулятор будет рассеивать относительно мощности, подаваемой на нагрузку:
$$ Е = \ гидроразрыва {Р- {НАГРУЗКА}} {{Р- НАГРУЗКА} + {Р- Wasted}} $$
В случае серии T / 90 эффективность достигает примерно 90%.
Поэтому, если ваше выходное напряжение составляет 1, 2 В, а вы подаете 40 А, ваша выходная мощность составляет 48 Вт. При КПД 90%, только 5, 3 Вт будет потрачено впустую, поскольку тепло рассеивается коммутатором. Это очень хорошо, но, как вы можете видеть в сюжете, вам нужно быть осторожным с характеристиками эффективности переключения-регулятора.
С линейным регулятором это просто: эффективность - это просто отношение выходного напряжения к входному напряжению. При использовании переключателя эффективность сильно зависит от тока нагрузки, а также от разницы между входным напряжением и выходным напряжением. Вы должны быть особенно осторожны при низких токах нагрузки; в случае серии T / 90 эффективность падает на токи ниже 8 А.
Если вы не считаете, что 8 A является «низким» током, вам нужен другой модуль. Или вы можете просто терпеть снижение эффективности - здесь есть естественный балансирующий эффект, потому что более низкий ток нагрузки означает меньшую мощность и, следовательно, меньшую мощность, рассеиваемую регулятором.
Другой протокол связи.,,
Серия T / 90 делает больше, чем просто регулирует. Одной из интересных особенностей является интерфейс шины управления питанием (PMBus). PMBus - это стандартизированный протокол для связи между компонентами в энергосистеме; он основан на SMBus, который, в свою очередь, является расширением I 2 C. Интерфейс PMBus позволяет вам контролировать и настраивать модуль T / 90; список команд начинается на стр. 36 таблицы данных.
У вас есть предпочтительная линия модулей DC / DC преобразователей? Дайте нам знать об этом в комментариях.