Ericsson: convertitore digitale DC/DC

Pubblicato il 18 aprile 2016

Ericsson ha annunciato l’introduzione di un nuovo modulo convertitore digitale DC/DC con uscita a 12V a basso profilo in grado di gestire una corrente massima di 25A ed erogare una potenza di 300W per fornire tensioni regolate in modo molto preciso ai regolatori DC/DC di tipo POL (Point Of Load). Disponibile in formato 1/8 brick con piedinatura a 5 pin compatibile con le specifiche DOSA  (Distributed-power Open Standards Alliance) e in grado di accettare tensioni di ingresso comprese tra 36 e 75V, il nuovo convertitore di bus avanzato è ideale per convertire la tensione del bus intermedio in applicazioni ICT (Information and Communication Technologies).

In grado di garantire eccellenti prestazioni termiche, questo nuovo modulo ad alta potenza impiega l’avanzata tecnologia HRR di Ericsson per assicurare una conversione ad alta potenza in un ampio intervallo di tensioni di ingresso a fronte di ridotte perdite di potenza. L’abbinamento di questi fattori ha permesso lo sviluppo di un modulo che garantisce una conversione di potenza ad elevata efficienza con prestazioni ottimali in ambienti molto severi dal punto di vista termico.

In grado di garantire un’efficienza (tipica) superiore al 96% (con ingresso di 48V, uscita di 12V e carico al 50%), il modulo permette di ridurre in modo significativo i costi legati al consumo di energia e al raffreddamento. Analoghi prodotti presenti sul mercato sono caratterizzati da una dissipazione a pieno carico superiore al 15% (o anche maggiore) rispetto a quella di PKB4313D.

PKB4313D è il capostipite della nuova piattaforma ad alta potenza PKB-D in formato 1/8 brick sviluppata da Ericsson al quale si aggiungeranno presto altri modelli di regolatori con uscita a 3,3 e 5V, oltre a moduli con uscita a 12V che si differenzieranno in termini di intervalli di tensione di ingresso e livelli di potenza. Conforme ai requisiti richiesti per l’utilizzo in architetture con tensione di bus intermedia e di potenza distribuite tipiche dei settori ICT, delle telecomunicazioni e industriale, il nuovo modulo è destinato a tutte quelle applicazioni che richiedono alte prestazioni ed elevata potenza, come ad esempio apparecchiature per telecomunicazioni e networking, server e dispositivi di memorizzazione dati, nonché apparecchiature industriali.

Per lo sviluppo di questo modulo DC/DC avanzato, Ericsson ha sfruttato l’innovativa topologia HRR. Questa tecnologia, introdotta per la prima volta con la famiglia di dispositivi di fascia alta PKM-NH in formato ¼ brick, è stata ulteriormente migliorata al fine di garantire un utilizzo ancora migliore dei dispositivi che formano la catena di potenza (powertrain). Lo schema prevede una regolazione del rapporto nel range di ingresso caratterizzato da valori di tensione molto bassi con la possibilità di gestire fenomeni transitori e variazioni improvvise della tensione di ingresso, mentre in presenza di tensioni di ingresso pari o superiori a 42V opera in modalità con tensione fissa normalmente regolata.

L’eccellente risposta del modulo ai fenomeni transistori che si verificano sulla linea e sul carico assicura che la tensione di uscita rimarrà stabile e immune dalle variazioni di tensione imputabili ai disturbi di potenza sul bus di sistema. Questo permette di mantenere l’integrità della tensione del bus intermedio all’interno della fascia di tolleranza richiesta da coloro che si occupano delle architetture di potenza.

Il powertrain del modulo prevede una rettificazione sincrona a ponte intero sul lato primario, schema questo non comune in analoghi dispositivi della stessa fascia di prezzo. Ciò, abbinato all’uso di transitor FET di ultima generazione garantisce un livello di efficienza molto elevato sull’intero intervallo di potenza. L’adozione dello schema di controllo HRR ha permesso di ottenere una riduzione delle perdite di potenza globali fino al 15% con tensioni di ingresso inferiori a 42V.

In grado di assicurare eccellenti prestazioni termiche in ambienti particolarmente severi, il regolatore fornisce una maggior potenza utile in ambienti dove sono presenti temperature elevate o il flusso d’aria è limitato, il che si traduce in una maggiore affidabilità. L’utilizzo, per esempio, di pin realizzati con una lega di rame-tellurio garantisce un trasferimento termico ottimale. I FET, inoltre, sono posizionati sul lato superiore del modulo, in modo che risulti più semplice fissare un isolante (gap pad) termico direttamente sul FET e trasferire il calore su una piastra (baseplate) opzionale che connette il modulo a un dissipatore o a uno scambiatore di calore. Grazie all’uso di componenti critici dal punto di vista termico a basso profilo si ottiene un trasferimento di calore ottimale alla piastra o al dissipatore di calore.

Il regolatore PKB4313D è disponibile in formato 1/8 brick standard di dimensioni pari a 58,4×22,7×9,6mm. Il modulo è fornito in versioni a montaggio superficiale e a fori passanti (through-hole) per garantire la massima flessibilità nel corso dell’assemblaggio della scheda. Caratterizzato da un isolamento tra ingresso e uscita pari a 2250V(dc), il modulo prevede numerose protezione degli I/O e funzionalità operative.

Tra queste si possono segnalare avviamento monotonico e controllo remoto oltre a shutdown (arresto) in presenza di sotto tensioni e protezione contro sovra tensione di uscita, sovra temperatura e corto circuiti in uscita. Il dispositivo è conforme ai requisiti di sicurezza previsti da IEC/EN/UL60950-1 ed è caratterizzato da un MTBF calcolato di 8,9 milioni di ore.

 

Il modulo PKB4313D è stato progettato e realizzato da Ericsson in modo da soddisfare i più elevati standard a cui devono conformarsi i convertitori di potenza DC/DC e garantisce i livelli di qualità e affidabilità che i progettisti dei sistemi di potenza richiedono per sviluppare piattaforme ad alte prestazioni e disponibili sul lungo periodo.

pb



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