Быстрые DC/DC конверторы Murata обеспечивают плавные переходные процессы при быстром изменении нагрузки

В аппаратуре, предназначенной для передачи данных, и в так называемых «интеллектуальных» бытовых приборах используется большое количество микросхем обработки данных, таких как цифровые сигнальные процессоры (DSP), программируемые вентильные матрицы (FPGA) и микропроцессоры. Особенностью этих микросхем является низковольтное напряжение питания (1,0–1,5 В) и высокий ток потребления, что требует от источника питания минимальной рассеиваемой мощности и, следовательно, высокой эффективности. При работе указанных интегральных схем ток потребления может мгновенно увеличиваться или уменьшаться в зависимости от выполняемой процессором задачи. В результате в выходном напряжении DC/DC.конвертора могут возникать пульсации, способные вызвать сбой в работе системы.

Применение распределенной топологии, или POL (Point Of Load), при которой источник питания включает несколько маломощных конверторов, каждый из которых расположен рядом с соответствующим потребителем, позволяет решить данную проблему. Кроме того, в этом случае несколько внешних конденсаторов подключаются параллельно выходу каждого конвертора, обеспечивая низкий выходной импеданс источника напряжения в широком диапазоне рабочих частот.

Для устойчивой работы в подобных режимах необходим высокоскоростной DC/DC-конвертор, обеспечивающий минимальное изменение выходного напряжения в условиях быстрых переходных процессов изменения нагрузки и способный поддерживать низкий выходной импеданс в диапазоне высоких частот. В компании Murata Manufacturing Co., Ltd. разработана схема детектирования и управления уровнем пульсаций, сегодня она имеет лучшие характеристики переходных режимов при изменении нагрузки. На базе коммерческих технологий компания выпустила новую серию конверторов MPDRX с экстремальными переходными характеристиками, эти устройства способны обеспечивать требуемый уровень точности выходного напряжения даже при уменьшенных номиналах выходных конденсаторов.

На рис. 1 показаны наружные размеры конверторов MPDRX001S и MPDRX003S. Особенности и перспективы развития преобразователей серии MPDRX будут рассмотрены в следующем разделе.

Система контроля пульсаций

Схема, позволяющая детектировать и регулировать уровень пульсаций, это модернизированный вариант разработанного компанией устройства, известного как «конвертор пульсаций» (ripple converter). В данном преобразователе режим автоколебаний достигается за счет создаваемого системой времени задержки. Особенностью существующей схемы являются некоторые доработки, способствующие улучшению динамических характеристик. Например, рабочая частота схемы зависит от наличия и величины керамического сглаживающего конденсатора, установленного на выходе устройства.

Традиционная схема с применением широтно-импульсного модулятора (ШИМ-модулятора) характеризуется большим временем задержки, поскольку разница между выходным и опорным напряжением вычисляется с помощью интегрирующей цепочки. В новой схеме контроля пульсаций время задержки реакции системы может быть очень малым, поскольку выходное напряжение непосредственно сравнивается с опорным. Уникальная технология Murata, позволяющая выделить переменную составляющую тока пульсаций и преобразовать ее в напряжение обратной связи, позволяет полностью решить проблему возникновения переходных процессов при быстрых изменениях нагрузки, свойственную стандартным схемам DC/DC-конверторов.

Представление серии MPDRX

Конверторы серии MPDRX предназначены для преобразования входного напряжения 5 В в напряжение в диапазоне 0,8–1,8 В при токе до 16 А. Конверторы MPDRS003S имеют входное напряжение 12 В и обеспечивают выходное напряжение в таком же диапазоне (0,8–1,8 В) при токе до 12 А. Данные модели выпускаются в корпусах, соответствующих промышленным стандартам, размером 33,0–13,5 мм.