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- ELETTRONICA OGGI 456 - SETTEMBRE 2016
LINEAR TECHNOLOGY
AD ALTE PRESTAZIONI
ECCELLENTI
circuiti analogici, per offrire più potenza con con-
tenitori più piccoli che diano un contributo mi-
nimo all’aumento della temperatura complessiva
di un sistema. Un regolatore di tensione POL con
maggiore densità di potenza sembra una buona
scelta: è più compatto ma fornisce più potenza.
Giudicare un POL dalla densità di potenza è da
principianti
Un regolatore POL da 40W per centimetro quadro
(o cubico) deve essere migliore di uno da 30W
per centimetro quadro. Le aziende usano la den-
sità di potenza per vendere i loro prodotti e ogni
anno i progettisti di sistemi richiedono regolatori
con densità di potenza maggiore per posizionare
i loro prossimi prodotti più veloci, compatti, silen-
ziosi ed efficienti rispetto alla concorrenza. Valori
superiori della densità di potenza dovrebbero es-
sere uno dei fattori decisivi al momento di sce-
gliere un regolatore POL “migliore”? Esaminiamo
alcuni possibili fattori.
Anzitutto, tralasciare il valore della densità di po-
tenza e studiare il datasheet del regolatore POL e
analizzare le curve di derating in funzione della
temperatura ambiente. Per un POL ben documen-
tato e caratterizzato dovrebbero essere disponi-
bili molti grafici di questo tipo, indicanti la cor-
rente di uscita per diverse tensioni d’ingresso e
di uscita nonché velocità dei flussi d’aria. Ossia, il
datasheet deve mostrare la corrente di uscita ot-
tenibile dal regolatore POL secondo le condizioni
del circuito che si sta progettando, per consentire
di valutare il regolatore in base alla corrente di
carico e alla temperatura ambiente. Il regolatore
risponde ai requisiti sulla velocità dei flussi d’aria
e sulla temperatura ambiente tipica e massima del
sistema? Tenere presente che il derating è stret-
tamente correlato alle prestazioni del dispositivo;
sia l’una sia le altre sono ugualmente importanti.
Il secondo fattore in ordine di importanza è l’effi-
cienza; non il primo, il secondo. L’efficienza da sola
è fuorviante e dà una rappresentazione impreci-
sa delle caratteristiche termiche di un regolato-
re DC/DC. È necessaria per calcolare la corrente
d’ingresso e la corrente di carico, il consumo di
potenza all’ingresso, la dissipazione di potenza,
la temperatura della giunzione e così via. Ma per
essere più utile, un valore di efficienza va studiato
insieme al derating della corrente di uscita e ai
dati termici del dispositivo e del suo package. Per
esempio, uno step-down con efficienza del 98%
è assolutamente
rimarchevole. Fa
ancora più colpo
quando vanta un
valore superiore
della densità di
potenza. Va acqui-
stato?
Un progettista ac-
corto si chiede-
rebbe qual è l’ef-
fetto della perdita
di efficienza pari al
2%. Come impatta
sulla temperatura
del package? Qual
è la temperatura
di giunzione di un regolatore dalla densità di po-
tenza ed efficienza così elevate a una temperatura
ambiente di 60 °C con un flusso d’aria di 200 LFM
(piedi lineari al minuto)? Non bisogna limitarsi
a esaminare i valori riportati a una temperatura
ambiente di 25 °C. Quali sono i valori massimo
e minimo misurati a temperature estreme di -40
°C, 85 °C o 125 °C? E se l’impedenza termica del
package fosse così elevata che la temperatura di
giunzione aumenti oltre il valore di funzionamento
in sicurezza? Sarà necessario ridurre la corren-
te di uscita di questo costoso regolatore a valori
così bassi che il costo del dispositivo non giusti-
ficherebbe più la riduzione delle prestazioni della
potenza di uscita?
L’ultimo fattore da considerare è la facilità di raffred-
damento. I valori di impedenza termica del packa-
ge dichiarati nel datasheet sono fondamentali per
simulare e calcolare l’aumento della temperatura
Fig. 2 – LTM4636 utilizza un indut-
tore impilato come dissipatore per
ottenere prestazioni termiche stra-
ordinarie con ingombro ridotto
Fig. 3 – Aumento di soli 40 °C a 40W – 12 VIN e 1 VOUT a 40A,
flusso dell’aria pari a 200 LFM