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Los convertidores DC-DC ofrecen eficiencias de energía superiores en comparación con los reguladores lineales, pero uno de sus mayores inconvenientes para los diseñadores es su naturaleza ruidosa. Diodes Incorporated acaba de lanzar una nueva gama de módulos DC-DC que tiene como objetivo abordar la reducción de EMI.

Una descripción rápida de los convertidores DC-DC

Antes de que los convertidores DC-DC se convirtieran en un lugar común en los productos de consumo, el método de regulación de la energía de uso directo consistía en el uso de reguladores lineales, siendo uno de los más famosos el regulador 7805 5V. Si bien estos reguladores son simples, baratos y efectivos, tienen un problema grave: tienen el potencial de desperdiciar grandes cantidades de energía.

Por ejemplo, si el regulador 7805 se alimenta con 9V y lo regula a 5V, entonces la diferencia de voltaje, 4V, es lo que se reduce internamente. Si esta misma configuración consume 100 mA, entonces la energía desperdiciada debido a esta caída de voltaje es 4 x 0.1, que es igual a 0.4W. Si bien esto puede no parecer mucho, es más que suficiente para que el 7805 esté increíblemente caliente. En este caso, es casi la misma cantidad de energía que se suministra al circuito externo, lo que le da al 7805 una eficiencia solo ligeramente superior al 50%.

El famoso 7805 sigue en uso hoy en día.

Un convertidor CC-CC, en comparación, es capaz de reducir el voltaje de una fuente de energía con el uso de circuitos de conmutación de alta velocidad, inductores, condensadores y resistencias sin la necesidad de disipar grandes cantidades de energía. Algunos convertidores DC-DC pueden tener eficiencias entre el 80% y el 95% y, a menudo, se utilizan junto con un regulador lineal para mejorar la eficiencia general al tiempo que conservan los beneficios de la conmutación de CC y la regulación lineal.

Sin embargo, los convertidores DC-DC no son todos perfectos y su mayor caída es la peor pesadilla de un diseñador: EMI.

Convertidores DC-DC y ruido de conmutación

Para que un convertidor DC-DC funcione, se requiere que los transistores de potencia cambien rápidamente voltajes y corrientes grandes con tiempos rápidos de subida y caída (ya que esto reduce el consumo de energía), pero esta conmutación genera muchos armónicos en un espectro de frecuencias relacionado con la conmutación. velocidad (vea las ondas cuadradas y cómo se componen de muchas ondas sinusoidales en frecuencias impares).

Las ondas cuadradas se componen de muchas ondas sinusoidales con armónicos impares

Si bien esto no es un problema para una persona que realiza un experimento o construye un proyecto, es un problema grave para cualquiera que diseñe un producto, ya que FCC y CE tienen regulaciones estrictas sobre la cantidad de radiación EM que un producto puede emitir. Para utilizar convertidores CC-CC en un producto, un ingeniero debe considerar la frecuencia de conmutación, la longitud del trazado, la posición de los componentes, la costura y los tiempos de subida / caída.

Los convertidores DC-DC AP6320x

Esta semana, Diodes Incorporated anunció el lanzamiento de su nueva serie de productos DC-DC, el AP6320x. Estos son convertidores Buck capaces de operar hasta 2A.

Alojados en un paquete TSOT26, estos dispositivos son convertidores reductores síncronos que pueden tolerar voltajes de entrada entre 3.8V y 32V, integran un MOSFET de lado alto de 125 mΩ y un MOSFET de lado bajo de 68mΩ, y eficiencias de hasta 88%.

Mientras que los convertidores funcionan a 500 kHz o 1.1MHz (dependiendo del dispositivo), todos ellos integran el espectro de dispersión de frecuencia (FSS) para reducir la EMI, así como los controladores de compuerta patentados que reducen aún más la EMI generada por los MOSFET de potencia internos.

El espectro expandido de frecuencia se logra con el uso de una fluctuación de fase de ± 6% que evita que la frecuencia de conmutación esté en cualquier frecuencia durante un período prolongado de tiempo.

Imagen cortesía de Diodes Incorporated.

Otro método empleado para reducir aún más la EMI es que la disposición de pines se ha elegido para que el convertidor se pueda usar en una PCB de una sola cara, lo que elimina la necesidad de una fuente potencial de EMI. Los convertidores requieren tan solo cuatro componentes externos. Mientras que el AP63200 y el AP63201 tienen una salida variable (dependiendo de una combinación de resistencia), los dispositivos AP63203 y AP63205 tienen salidas fijas de 3 V y 5 V respectivamente.

Imagen cortesía de Diodes Incorporated.

Según Diodes Incorporated, la gama de dispositivos AP6320x es adecuada para muchas aplicaciones, como consolas de juegos, televisores, equipos de audio para el hogar, sistemas de red, FPGA, DSP, ASIC e incluso vehículos eléctricos.

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