L’integrazione nei convertitori

CONVERTITORI –

Sono notevoli gli sviluppi nel campo dell’integrazione dei convertitori; una risposta particolarmente innovativa viene da Torex, che ha sviluppato un convertitore e un induttore integrati in un unico contenitore miniaturizzato.

La serie XCL205/206/207 recentemente sviluppata da Torex, è costituita da convertitori sincroni step-down Dc-Dc da 600mA, 3MHz con induttore integrato. L'intera soluzione, incluso l'induttore da 1,5uH, misura solo 2,5 x 2,0 mm e ha un profilo del contenitore di soli 1,0 mm; è quindi una delle soluzioni più piccole nel suo genere oggi disponibili sul mercato. Necessitando soltanto di due condensatori ceramici esterni per configurare un circuito step-down in grado di fornire efficienze di oltre l'85%, la serie XCL205/206/207 si adatta ad applicazioni che richiedano elevata efficienza nonché contenuto rumore di output in un'area Pcb estremamente ridotta. Ciò che fa emergere la serie XCL205/206/207 rispetto alla concorrenza è la tecnologia usata per riunire l'IC e l'induttore in un unico contenitore.

L'innovazione nell'integrazione
Le soluzioni esistenti tendono a utilizzare tecniche di integrazione convenzionali, in cui il die Dc/Dc è posizionato lungo una bobina in un contenitore sagomato. Torex ha sviluppato in collaborazione con il suo partner specializzato in induttori, un sistema unico, che effettivamente dispone l'induttore di potenza in thin film intorno al convertitore, un processo simile all'accumulazione, rendendo così possibile la realizzazione di soluzioni miniaturizzate, tutto compreso! Eliminare la necessità di un confezionamento convenzionale aiuta anche a ridurre i costi di produzione, e questo, unito alla pura semplicità di costruzione, fa della serie XCL205/206/207 una soluzione davvero a basso costo, ideale per applicazioni a elevati volumi. Il convertitore buck usato nella serie XCL205/206/207 è lo stesso dei XC9235/36/37: si tratta di convertitori sincroni step-down Dc/Dc con un transistor driver P-canali da 0.42Ω (in media) e un transistor a commutazione N-canali da 0.52Ω (in media) incorporati. L'intervallo di potenza in ingresso va da 2,0 a 6,0 V e possono essere selezionate potenze in uscita da 0,8 a 4,0 V (+/-2%) in scatti da 50 mV (scanditi a laser dal produttore). Grazie al fatto che i convertitori sincroni a elevata efficienza, come quelli della serie 3MHz XC9235/36/37, offrono disturbi di output molto contenuti, di solito inferiori ai 10 mV, un rilevante vantaggio per i progettisti è che non sono necessari filtri esterni o circuiti regolatori aggiuntivi per rendere l'output sufficientemente stabile per l'impiego con gli esigenti set di chip RF del giorno d'oggi; quindi, con la serie XCL205/206/207, tutto ciò che deve essere collocato esternamente sono 2 condensatori ceramici!

Caratteristiche differenziate
Le tipologie B e C della serie XCL205/206/207 presentano una funzione di auto-scarico CL. In aggiunta, la tipologia B ha anche una funzione alta velocità con soft start (in media 0,25ms rispetto alla media di 0,9 ms delle tipologie A e C della serie XCL205/206/207). Tutte le versioni presentano un limitatore di corrente incorporato (corrente costante e alternata) e protezione contro i cortocircuiti. Un pin CE consente di mettere il dispositivo in stand-by, così riducendo il consumo di corrente da una media già contenuta di 21 µA in operatività a meno di 1,0 µA in stand-by. La serie XCL205 è a controllo Pwm, e la serie XCL206 è in modalità Pwm/Pfm, che commuta automaticamente da Pwm a Pfm con carichi leggeri, il che significa che si può raggiungere un'elevata efficienza in un ampio intervallo di condizioni di carico. La serie XCL207 consente all'utente di selezionare solo Pwm o Pwm/Pfm auto commutando tramite il pin CE/Modalità. La Fig. 4 mostra la resa efficienza rispetto a corrente in uscita della serie XCL207 con VOUT=3,3V.

In futuro correnti ancora più elevate
Quando si usano condensatori ceramici di output a basso Esr con la serie XCL205/206/207, la tensione di ripple rimane molto bassa in tutto l'intervallo di correnti di carico. Una bassa intensità di ripple è mantenuta anche a carichi ridotti grazie all'esclusiva tecnologia Pfm di Torex per la limitazione della corrente, che si adatta ad applicazioni RF sensibili al rumore. La serie XCL205/206/207 è solo la prima generazione di tali soluzioni in contenitore “convertitore + induttore” di Torex. La società si è impegnata a sviluppare in futuro l'intervallo, in modo da aggiungere versioni a corrente più elevata alla versione da 600 mA appena uscita. Torex è convinta che la nuova serie XCL205/206/207 offra l'efficienza di un Dc/Dc ma con una semplicità insita nel design paragonabile a quella dell'Ldo.

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