Kitronik Arcade for BBC micro: bit and MakeCode Arcade 배터리 전동 시스템과 같은 많은 전자 설계,입력 전압 변동 중에 안정적인 출력 전압을 유지하기 위해 강력한 DC/DC 변환기를 필요로 합니다.비록 4개의 스위치로 단계별로 단계별로 발전하는 토폴로지가 유연성과 전력 밀도 때문에 일반적인 선택이지만,이러한 시스템을 높은 전류 애플리케이션으로 확장 할 때 상당한 설계 과제가 있습니다.설계자는 세심하게 단계 아래와 단계 위압 조절기 내부의 구조를 균형 잡아야 합니다. 구체적으로,인덕터와 전류 감지 장치의 통합은 전체 크기에 크게 영향을 줄 것입니다., 회로의 복잡성과 효율성
이 논문은 전력 시스템 설계자가 직면한 도전과 타협에 대한 간략한 개요를 제공합니다.아날로그 디바이스 버크 및 부스트 압력화 제품 라인업의 솔루션과 이러한 과제를 해결하고 디자인을 최적화하는 방법을 소개합니다.설계자가 프로토타입 제작과 개발을 가속화하기 위해 사용할 수 있는 평가 키트와 소프트웨어가 강조됩니다.
높은 전류의 단계-하향-단계-올림 설계에서 통합된 타협
4개의 스위치의 단계-하향-단계-상향 변환기에서, 전력 단계에는 4개의 MOSFET, 전력 인덕터 및 전류 감지 장치가 필요합니다.모듈 패키지와 인쇄 회로 보드 (PCB) 사이에 이러한 구성 요소를 배분하는 방법은 설계자의 핵심 건축 결정입니다..
인덕터와 검출 저항을 PCB에 외부로 배치하면 설계자가 구성 요소 선택에 대한 완전한 통제를 제공합니다. 인덕터 크기,핵심 재료와 포화 전류는 응용 프로그램에 정확하게 일치 할 수 있습니다그러나 이러한 유연성은 비용을 지불합니다: 외부 구성 요소는 보드 공간을 차지하고 레이아웃을 복잡하게하고 현재 감지 경로에서 소음을 최소화하기 위해 신중한 배선을 필요로합니다.
모듈 패키지에 인덕터와 검출 저항을 통합하면 구성 요소의 수와 PCB의 발자국을 줄임으로써 설계 및 레이아웃을 단순화합니다. 그러나 타협이 있습니다.인덕터는 패키지 크기에 의해 제한됩니다., 최대 출력 전류 및 열 성능을 제한 할 수 있습니다.
또한 감지 저항은 파괴적이지 않은 전류 감지 스키마로 대체 할 수 있으며, 따라서 감지 저항을 완전히 제거 할 수 있습니다.그것은 단계-하향 모듈에 대한 더 복잡한 통합 회로 (IC) 설계로 이어집니다..
세 가지 모듈 시리즈는 단계적 인 통합 과제와 단계적 인 통합 과제에 어떻게 대처합니까?
광범위한 μ 모듈 제품 라인의 일환으로,Analog Devices는 설계자가 이러한 통합 전략 중 하나를 선택할 수 있도록 DC/DC 모듈의 광범위한 범위를 제공합니다.이 논문은 4개의 스위치 단계 다운 - 부스트 모듈에 초점을 맞추고 있습니다 (그림 1): LTM4607, LTM4605 및 LTM4; LTM8055, LTM8056 및 LTM8054; 그리고 LTM4712. 각은 입력 전압 및 출력 전류 범위 내의 다른 영역을위한 것입니다.
4개의 스위치 단계-하향-단계-올림 μ 모듈 그래픽
그림 1: 각기 다른 입력 전압과 출력 전류에 따라 서로 다른 방식으로 구성된 네 개의 스위치 단계-하락-단계-올림 μ 모듈이 표시됩니다.켄튼 윌리스톤의 수정)
외부 인덕터와 검출 저항을 가진 DC/DC 변환기
LTM4, LTM4605 및 LTM4 통합 컨트롤러 및 MOSFETs는 전력 인덕터와 전류 감지 저항을 장착한 μ 모듈 패키지 (그림 2).이 구조는 설계자가 특정 응용 요구 사항을 충족시키기 위해 인덕터 및 인덕터 저항 값을 유연하게 선택할 수 있습니다..
아날로그 장치 LTM4, LTM4605 및 LTM4의 스케마
그림 2: LTM4607, LTM4605 및 LTM4의 패키지 (왼쪽) 및 외부 인덕터 및 인덕션 저항이 강조 된 대응 전력 수준 스키마 (오른쪽)
LTM4, LTM4605 및 LTM4pin 호환성 15 mm x 15 mm x 2.82 mm LGA 패키지. LTM4605는 입력 전압 범위 4.5V ~ 20V 및 출력 전류 12A (하압 모드)LTM4607 및 LTM4는 10A (감소 전압 모드) 에서 입력 범위를 36V로 확장하며, LTM4는 0.8V에서 34V까지 가장 넓은 출력 전압 범위를 제공합니다.
직류/동류 변환기, 인덕터와 감지 저항이 통합되어 있다
LTM8055, LTM8056,및 LTM8054 (그림 3) PCB에 외부 구성 요소의 수를 줄임으로써 설계와 레이아웃을 단순화하기 위해 μ 모듈 패키지에 전력 인덕터와 전류 센서 저항을 통합.
아날로그 장치 LTM8055, LTM8054 및 LTM8056의 스케마
그림 3은 LTM8055, LTM8054 및 LTM8056 장치의 모듈 (왼쪽) 을 보여주고 통합 된 인덕터와 감지 저항의 스케마적 레이아웃 (오른쪽) 을 강조합니다.아날로그 장치)
이 논문에서 논의 된 세 가지 다른 시리즈 중,이 시리즈는 가장 낮은 출력 전류를 가지고 있습니다: LTM8054의 5.4 A, LTM8056의 5.5 A, LTM8055의 8.5 A (모든 값은 단계 하위 모드).LTM8056의 입력 범위는 5V에서 60V입니다., 여기에 논의 된 장치 중 가장 넓은 장치이며 최대 출력 전압은 48 V입니다. LTM8054은 가장 컴팩트하고 15 mm x 11.25 mm 발자국과 3.공간 제한 설계의 경우 높이 42mmLTM8055과 LTM8056은 15mm x 15mm x 4.92mm로 캡슐화되어 있습니다.
직류/동류 변환기, 내장 인덕터와 비파괴 전류 감지장치
LTM4712 (그림 4) 는 다른 전류 감지 방법을 사용합니다. 별도의 검사 저항을 사용하는 대신 모듈에 통합 된 독자적인 NDI 솔루션을 사용합니다.이것은 전력 손실을 제거 할 수 있습니다 전용 감지 저항과 관련된.