Kitronik Arcade برای BBC micro: bit و MakeCode Arcade بسیاری از طرح های الکترونیکی، مانند سیستم های باتری،نیاز به تبدیل کننده های قدرتمند DC/DC برای حفظ ولتاژ خروجی پایدار در طول نوسانات ولتاژ ورودیاگرچه توپولوژی های چهار سوئیچ از مرحله به مرحله انتخاب رایج به دلیل انعطاف پذیری و تراکم قدرت آنها هستند،چالش های قابل توجهی در طراحی این سیستم ها برای برنامه های کاربردی با جریان بالا وجود داردطراح باید با دقت ساختار داخل تنظیم کننده ولتاژ پایین و بالا را متعادل کند. به طور خاص،ادغام محرک ها و دستگاه های تشخیص جریان به طور قابل توجهی بر اندازه کلی تأثیر می گذارد، پیچیدگی و کارایی مدار.
در این مقاله خلاصه ای از چالش ها و تعادلاتی که طراحان سیستم های برق با آن مواجه هستند، ارائه می شود.راه حل های خط تولید دستگاه های آنالوگ Buck و Boost Pressurizer ارائه می شود و چگونگی مقابله با این چالش ها و بهینه سازی طراحیکیت های ارزیابی و نرم افزاری که طراحان می توانند برای سرعت بخشیدن به نمونه سازی و توسعه استفاده کنند برجسته می شوند.
تعادل های یکپارچه در طراحی جریان بالا - پایین
در یک کنورتر چهار سوئیچ مرحله به مرحله، مرحله قدرت به چهار MOSFET، یک محرک قدرت و یک دستگاه سنجش جریان نیاز دارد.چگونگی تخصیص این اجزای بین بسته های ماژول و صفحه های مداری چاپی (PCB) یک تصمیم معماری اصلی برای طراحان است.
قرار دادن بیرونی محرک ها و مقاومت های تشخیصی بر روی PCB ها به طراح کنترل کامل بر انتخاب قطعات را می دهد.مواد هسته ای و جریان اشباع را می توان با دقت با برنامه تطبیق دادبا این حال، این انعطاف پذیری با هزینه ای همراه است: اجزای خارجی فضای صفحه را اشغال می کنند، طرح را پیچیده می کنند و نیاز به سیم کشی دقیق برای به حداقل رساندن سر و صدا در مسیر تشخیص فعلی دارند.
یکپارچه سازی محرک ها و مقاومت های تشخیصی در بسته ماژول، طراحی و طرح را ساده می کند، تعداد اجزای و اثر PCB را کاهش می دهد.محرک با اندازه بسته محدود است.، که ممکن است حداکثر جریان خروجی و عملکرد حرارتی را محدود کند.
علاوه بر این، مقاومت تشخیصی می تواند با یک طرح سنجش جریان غیر مخرب جایگزین شود، بنابراین مقاومت تشخیصی را به طور کامل از بین می برد.این منجر به طراحی پیچیده تر مدار یکپارچه (IC) برای ماژول های step-down - boost می شود..
چگونه سه مجموعه ماژول با چالش های یکپارچه سازی مرحله ای و مرحله ای مقابله می کنند؟
به عنوان بخشی از خط گسترده محصول μ Module، دستگاه های آنالوگ طیف گسترده ای از ماژول های DC / DC را ارائه می دهند که به طراحان امکان می دهد از بین این استراتژی های ادغام انتخاب کنند.این مقاله بر روی ماژول چهار سوئیچ (شکل 1) تمرکز دارد.: LTM4607، LTM4605 و LTM4؛ LTM8055، LTM8056 و LTM8054؛ و LTM4712 هر کدام برای مناطق مختلف در محدوده ولتاژ ورودی و جریان خروجی است.
چهار سوئیچ مرحله پایین - مرحله بالا μ نمودار ماژول
شکل ۱: ماژول های μ چهار سوئیچ مرحله پایین - مرحله بالا نشان داده شده است که به روش های مختلف برای ولتاژ ورودی و جریان خروجی مختلف ساخته شده اند.اصلاح شده توسط کنتون ویلیستون)
کنورتر DC/DC با اندوکتور خارجی و مقاومت تشخیصی
کنترل کننده های یکپارچه LTM4، LTM4605 و LTM4 و MOSFET ها در بسته های μ ماژول با محرک های قدرت و مقاومت های حسگر جریان در خارج از صفحه مدار (شکل 2).این ساختار به طراحان اجازه می دهد تا به طور انعطاف پذیر مقادیر استند و مقاومت استند را انتخاب کنند تا نیازهای خاص برنامه را برآورده کنند.
نمودار طرحی دستگاه های آنالوگ LTM4، LTM4605 و LTM4
شکل ۲: بسته بندی (چپ) LTM4607، LTM4605 و LTM4 و طرح سطح قدرت مربوطه (راست) با اندوکتورهای خارجی و مقاومت های اندوکتور برجسته شده.
بسته های LGA LTM4، LTM4605 و LTM4pin سازگار 15 میلی متر x 15 میلی متر x 2.82 میلی متر. LTM4605 برای برنامه های ولتاژ پایین با محدوده ولتاژ ورودی 4 طراحی شده است.5 ولت تا 20 ولت و جریان خروجی 12 A (طریق ولتاژ پایین)LTM4607 و LTM4 محدوده ورودی را در حالت ولتاژ کاهش یافته 10A به 36V گسترش می دهند، با LTM4، گسترده ترین محدوده ولتاژ خروجی از 0.8V تا 34V.
کنورتر DC/DC با اندوکتور یکپارچه و مقاومت تشخیصی
LTM8055، LTM8056،و LTM8054 (شکل 3) یکپارچه کننده های قدرت و مقاومت های سنجش جریان در بسته های μ ماژول برای ساده سازی طراحی و طرح با کاهش تعداد اجزای خارجی در PCB.
نمودار طرحی دستگاه های آنالوگ LTM8055، LTM8054 و LTM8056
شکل 3 ماژول (چپ) دستگاه های LTM8055، LTM8054 و LTM8056 را نشان می دهد و طرح طرحی (راست) محرک یکپارچه و مقاومت تشخیص را برجسته می کند.دستگاه های آنالوگ
از سه سری مختلف مورد بحث در این مقاله، این سری دارای کمترین جریان خروجی است: 5.4 A برای LTM8054، 5.5 A برای LTM8056 و 8.5 A برای LTM8055 (همه مقادیر در حالت مرحله پایین).LTM8056 دارای محدوده ورودی 5 ولت تا 60 ولت است، که گسترده ترین دستگاه مورد بحث در اینجا است و دارای حداکثر ولتاژ خروجی 48 ولت است. LTM8054 فشرده ترین، 15 میلی متر × 11.25 میلی متر و 3.ارتفاع 42 میلی متر برای طرح های با فضای محدودLTM8055 و LTM8056 در 15mm x 15mm x 4.92mm گنجانده شده اند.
کنورتر DC/DC با اندوکتور یکپارچه و تشخیص جریان غیر مخرب
LTM4712 (شکل 4) از روش های تشخیص جریان مختلف استفاده می کند. به جای استفاده از مقاومت های بازرسی جداگانه، از یک راه حل اختصاصی NDI که در ماژول یکپارچه شده است استفاده می کند.این از دست دادن قدرت مرتبط با مقاومت شناسایی اختصاصی را از بین می برد.