Commutazione asincrona L7987L di STMicroelectronics
I regolatori di commutazione DC-DC sono di gran lunga il modo più efficiente per convertire un DC voltage ad un altro. Anche se più complessi e costosi dei regolatori lineari, la maggiore flessibilità e l'efficienza superiore hanno contribuito alla popolarità dei regolatori switching. Questa guida fornisce agli sviluppatori un overview dei nostri regolatori switching più comunemente usati e aiuterà a identificare la soluzione più appropriata per ogni tipo di applicazione.
PERCHÉ SCAMBIARE I REGOLATORI?
Efficienza
Mentre i regolatori lineari rimangono popolari grazie al loro basso fattore di rumore, semplicità e dimensioni ridotte, il motivo principale per implementare un regolatore a commutazione è aumentare l'efficienza dell'applicazione. Mentre la potenza persa in una regolazione lineare viene persa direttamente a causa della potenza in eccesso dissipata sotto forma di calore, le perdite di potenza nei regolatori a commutazione sono causate solo da piccole correnti di polarizzazione e perdite in componenti non ideali. In un design ben fatto, l'efficienza può essere superiore al 95% in un'ampia gamma di condizioni di lavoro.
Flessibilità
L'applicazione principale per i regolatori CC-CC è ridurre un volume di ingresso più elevatotage ad un volume di uscita inferioretage, ma a causa della loro modalità di funzionamento molti regolatori possono anche essere configurati per lavorare con uscite che possono essere superiori al loro ingresso, o anche convertire l'ingresso voltages che sono sia superiori che inferiori al volume di uscitatage.
Queste tre topologie principali sono denominate Buck, Boost e Buck-Boost.
cervo maschio
- La topologia più comune
- Utilizzato quando l'input è superiore all'output
- Poiché la maggior parte dei regolatori esistenti sono realizzati per questo scopo, le soluzioni sono numerose, facili e ben sviluppate
Buck-boost
- La topologia buck-boost viene applicata quando l'input voltage dovrebbe essere sia superiore che inferiore all'output voltage durante il funzionamento
- Questo, per esample, si verifica nei circuiti a batteria, dove il voltage di una batteria completamente carica può essere superiore al necessario, mentre il voltage diventa gradualmente troppo basso man mano che la batteria si scarica
Aumento
- La topologia Boost (step-up) converte un volume di ingresso bassotage ad un'uscita più alta voltage
- Questo è spesso visto nei dispositivi portatili e indossabili in cui l'output voltage si prevede costantemente che sia superiore all'input voltage, e l'utilizzo di più batterie in serie è considerato troppo ingombrante
COME FACCIO A SCEGLIERE IL REGOLATORE DI COMMUTAZIONE CC-CC GIUSTO PER UN'APPLICAZIONE?
Sebbene alcune applicazioni possano richiedere una maggiore attenzione a caratteristiche specifiche, un approccio generalizzato alla selezione di un regolatore di commutazione CC-CC consiste nell'associare i criteri nel seguente ordine:
- Regolazione da CC a CC isolata galvanicamente
- Ingresso voltage gamma e uscita voltage (fisso o regolabile)
- Fabbisogno attuale del carico
- Efficienza e quiescenza
- Architettura di rettifica
- Frequenza di commutazione
- Compensazione
- Precisione di output
- Funzionalità extra (Abilita, Soft-start, Power Good, ecc.)
È importante che il regolatore possa funzionare con l'ingresso e l'uscita desiderati voltages; alcuni dispositivi hanno un volume di uscita fissotages, mentre molti sono regolabili. A seconda dell'ingresso/uscita voltage relazione, verranno utilizzate diverse topologie,
come le topologie Buck/Boost/Buck-Boost.
Corrente massima di uscita
Il regolatore deve essere in grado di alimentare adeguatamente il carico. Si raccomanda un margine di spese generali per ottenere prestazioni ottimali del prodotto.
Efficienza e quiescenza
Il principale punto di forza del regolatore switching è la sua efficienza. Mentre un regolatore ideale può convertire la potenza senza perdite, un regolatore reale avrà alcune perdite causate da fattori quali riferimenti interni, funzionamento degli interruttori e dissipazione causata da parassiti resistivi in tracce e componenti. La corrente di riposo è la corrente necessaria per far funzionare il regolatore.
Architettura di rettifica
I regolatori switching sono asincroni o sincroni, nel senso che hanno rispettivamente un diodo di cattura esterno o un elemento di secondo passaggio interno. In genere l'opzione sincrona migliora l'efficienza riducendo al contempo l'area necessaria sul PCB. D'altra parte, l'architettura asincrona è meno costosa e il diodo esterno consente la dissipazione del calore su un'area più ampia.
Frequenza di commutazione
La frequenza di commutazione e l'efficienza sono direttamente correlate e influenzano anche il rumore, le dimensioni e il costo del regolatore.
Una frequenza di commutazione più elevata significa che è possibile utilizzare induttori più piccoli e altri componenti passivi, ma comporterà anche un maggiore consumo di energia e aumenterà la radiazione EM. Mentre alcuni regolatori hanno frequenze fisse, in modo che il progettista possa personalizzare
il regolatore alla domanda.
Compensazione
La compensazione si riferisce alle reti di feedback e compensazione che mantengono stabile il regolatore. Per alcuni regolatori, questi sono esterni e consentono la personalizzazione e design flessibili; mentre altri regolatori hanno incorporato reti di compensazione che contribuiscono a progetti più semplici e compatti.
Precisione
La precisione è la varianza dell'output voltage rispetto al target desiderato voltage. La precisione complessiva dell'output include anche la varianza causata dai cambiamenti di linea e di carico.
Preregolazione (>24 V)
Nota: * in fase di sviluppo, ** per USB PD, potenza di uscita fino a 60 W (20 V, 3 A)
Post-regolazione (<24 V)
Nota: * in fase di sviluppo
Nota: * in fase di sviluppo
Documenti / Risorse
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STMicroelectronics L7987L Regolatore a commutazione asincrona [pdf] Guida utente BR2209DCDCQR, L7987L, L7987L Regolatore a commutazione asincrono, Regolatore a commutazione asincrono, Regolatore a commutazione, Regolatore |
