Los convertidores µPOL DC-DC en tamaño compacto, con mayor densidad de potencia en el punto de carga, se prestan para una amplia variedad de aplicaciones como big data, AI y 5G.
Mark Hughes de AAC entrevistó a Rich Fry de TDK en APEC sobre su nueva serie µPOL de convertidores DC-DC, que pueden manejar hasta seis amperios de corriente y entregar hasta un vatio por cada milímetro cúbico de tamaño. La compañía afirma que los miembros de esta serie, con su tamaño de paquete minúsculo de 3.3 mm x 3.3 mm x 1.5 mm, son los dispositivos más pequeños en el negocio.
Estos nuevos dispositivos µPOL fueron desarrollados por la compañía del grupo TDK, Faraday Semi (FS). Evitan la solución típica de incorporar un circuito integrado discreto (IC) de lado a lado y un inductor discreto. En cambio, la nueva serie FS integra el IC y el inductor en una configuración compacta que ofrece una solución de alta densidad para aplicaciones con espacio limitado que requieren una fuente de energía de bajo perfil.
Esto se logra mediante la incorporación de tecnologías de envasado avanzadas, como un semiconductor integrado en el sustrato (SESUB).
Fry señala: "Tomamos el silicio y construimos un sustrato a su alrededor con la tecnología LTCC (cerámica de cocción a baja temperatura). Una vez que se construye, agregamos MOSFET y el controlador al interior, colocamos el inductor de potencia en la parte superior y dos capacitores, y tiene una solución completa de punto de carga ".
El empleo de la integración en 3D permite que las unidades ocupen mucho menos espacio de tablero que los dispositivos comparables.
Los dispositivos y subconjuntos electrónicos de hoy en día, como las tarjetas de PC, a menudo requieren más de un voltaje. Los convertidores de CC / CC en el punto de carga (POL) cambian el voltaje disponible, proporcionado por el bus de CC del sistema o una fuente localmente disponible, en precisamente el voltaje que necesitan localmente los dispositivos como los ASIC o los FPGA.
La propuesta de valor es la siguiente: si se necesita un voltaje específico en solo unos pocos lugares de la placa de circuito impreso, ¿por qué una fuente de alimentación ubicada en el centro para generarla? Eso incurre en todos los costos involucrados en la construcción de un bus para transmitir ese voltaje a lo largo y ancho del ensamblaje. Los convertidores de POL evitan estos dolores de cabeza adicionales. Además, los convertidores ayudan a evitar la inductancia, la capacitancia y la resistencia inherentes a dichos buses y el filtrado que requieren.
Los POL se pueden dividir en dos clases: aisladas y no aisladas. En un POL aislado, la salida del convertidor está aislada de la tierra del sistema. Por supuesto, eso requiere un transformador de aislamiento, que agrega tamaño, peso y costo al dispositivo. Obviamente, los diseñadores evitarán esas desventajas cuando no sean necesarias.
Dependiendo de la designación y el propósito, los POL pueden operar desde voltajes de entrada variados y producir una variedad de voltajes de salida, generalmente de 3.3 voltios o menos. En todos los casos, están diseñados para producir voltajes para componentes ubicados físicamente cerca. No están destinados a proporcionar ningún tipo de poder en todo el sistema.
Fry señala que estos dispositivos ahorran tiempo de diseño y aumentan la eficiencia porque los diseñadores de puntos de carga generalmente tienen que usar componentes de diferentes fabricantes.
"[They] tiene que hacer todo el diseño, y cada componente no está necesariamente optimizado para el otro porque los obtiene de varios estados ", afirma Fry." Entonces, lo que podemos hacer, ya que controlamos todo el diseño. , es optimizar cada punto para que podamos obtener un diseño muy eficiente y un diseño muy limpio ".
Todos estos dispositivos funcionan en un rango de temperatura de -40 ° C a 125 ° C. La compañía ve sus principales aplicaciones en:
Este es un mercado altamente competitivo, con muchos dispositivos disponibles para servir como la base de convertidores de punto de carga.
El MAX20073 de Maxim Integrated ofrece una corriente de carga de hasta 3A de 0.5V a 3.8V. Los dispositivos operan desde un rango de voltaje de entrada de 2.7V a 5.5V. Se presenta en un paquete TDFN de 10 patillas x 3 mm x 0,85 mm.
El TPSM82480 de Texas Instruments es un módulo convertidor DC-DC reductor sincrónico para fuentes de alimentación de bajo perfil de punto de carga. El tamaño del dispositivo es de 7,9 mm x 3,6 mm x 1,5 mm. Este dispositivo proporciona 6 A de corriente de salida, con un rango de entrada de 2.4 a 5.5 V y un rango de salida de 0.6V a 5.5 V.
El IR3883 de Infineon es un dispositivo 3A que viene en un paquete QFN de 3 mm por 3 mm. El rango de entrada es de 2.5 V a 14 V, y el rango de salida es de 0.5 V a 5 V.
¿Ha diseñado un convertidor DC-DC o ha utilizado uno en una aplicación? Comparte tu experiencia en los comentarios.
Imagen destacada utilizada cortesía de TDK.
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