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Le nuove soluzioni Texas Instruments per il power management

Dalla rivista:
Elettronica Oggi

 
Pubblicato il 16 maggio 2011

Texas Instruments ha presentato diversi nuovi componenti, alcuni dei quali dedicati al segmento del power management, anche per soddisfare le esigenze dettate dagli attuali trend di mercato.
Da questo punto di vista, infatti, si possono distinguere fondamentalmente due tendenze principali. La primo riguarda il settore delle comunicazioni dove è richiesta una sempre maggior efficienza energetica e il supporto per elevati livelli di corrente, ma anche un’alta densità di alimentazione e la flessibilità del controllo. La seconda riguarda i sistemi industriali, dove sono richieste gamme di tensioni di input sempre più ampie e una più rapida risposta ai transienti.

I nuovi prodotti TI dedicati al power management sono siglati rispettivamente TPS7A4001 e TPS40170. Si tratta di due regolatori step-down in grado di supportare un’ampia gamma di tensioni in ingresso e dotati di protezioni per le alte tensioni.
Il primo, il TPS7A4001 50 mA LDO offre una elevata tolleranza in termini di tensione di ingresso, con valori che spaziano da 7 V a 100 V (massimo 105 V), ma anche una alta velocità di risposta, meno di 500 nanosecondi, a transienti di 50 V e una corrente di quiescenza di 25 microampere. Questo componente assicura inoltre una elevata precisione dell’output in ambienti rumorosi. Il package MSOP a 8 pin misura 3×5 mm. Per quanto riguarda i principali settori di impiego ci sono quelli delle telecomunicazioni, l’automotive, quello dei regolatori di tensione a bassa corrente e alta tensione, l’illuminazione LED e le applicazioni industriali.

Fig. 1 – Il primo dei nuovi regolatori di TI è il TPS7A4001, caratterizzato da alta tolleranza per la tensione di input, fino a un massimo di 105 V) e da una elevata velocità di risposta

Il TPS40170 è invece un controller dedicato ai sistemi industriali che consente di semplificare la conversione DC/DC per tensioni elevate. Di fatto questo controller step-down DC/DC sincrono offre diverse caratteristiche interessanti, come per esempio una tensione di ingresso che va da 4,5 V a 60 V, correnti in uscita fino a 12 A, ma anche il controllo voltage-mode con compensazione feed-forward della tensione di ingresso.
Le caratteristiche tecniche prevedono elementi come una frequenza programmabile da 100 a 600 KHz, una tensione di riferimento di 0,6 V e la sincronizzazione bidirezionale della frequenza con opzioni master e slave.
Per quanto riguarda i sistemi di protezione, il TPS40170 offre il controllo degli spike di tensione fino a 62 V e sistemi programmabili per sovracorrenti e corto circuito.

Fig. 2 – Il TPS40170 è un controller step-down DC/DC sincrono a 60 V destinato essenzialmente ai sistemi industriali

Le varie funzionalità consentono di ridurre lo spazio richiesto sulla board, visto che TI dichiara che la sincronizzazione riduce la capacità di input e le dimensioni del PCB del 50%.
L’elevata integrazione di questo componente permette di soddisfare diverse necessità tipiche dell’alimentazione distribuita. Il TP40170 risolve soprattutto il problema dei transienti di linea, per esempio in presenza di servomotori, ma anche applicazioni automotive after market. Semplifica inoltre la realizzazione di convertitori DC/DC ad alta tensione e offre una elevata efficienza su carichi differenti.

Oltre al TPS40170, TI offre anche switcher monolitici SWIFT con FET integrati destinati a semplificare i progetti per applicazioni in bassa corrente e tensioni fino a 60 V. I modelli sono siglati TPS54260, TPS 54160 e TPS 54060 e si tratta di convertitori che offrono una efficienza fino al 95% per applicazioni industriali e commerciali a 12 V, 24 V e 48 V.
Questi nuovi componenti si aggiungono a quelli presentati lo scorso 7 marzo in occasione dell’Applied Power Electronics Conference 2011.
Si tratta dei regolatori step-down SWIFT a TPS56221 e TPS56121, rispettivamente a 25 A e 15 A.

Questi convertitori utilizzano la tecnologia mosfet NexFET e risultano, secondo i dati di TI, fino al 5% più efficienti e più veloci di un fattore 1,5x rispetto ad altri prodotti. L’efficienza di picco dichiarata per il TPS56221 25 A 14 V è infatti del 97%, valori e che si attesta al 90% sotto carico. Questa soluzione, che offre una densità di alimentazione di 200 W per pollice cubo, è inoltre del 30% più compatta rispetto ad altre alternative. Questi switcher offrono tre frequenze selezionabili fra 300 kHz, 500 kHz, 1 MHz e supportano tensioni di ingresso da 4,5 V a 14 V.

Fig. 3 – Tra i componenti presentati recentemente da TI vi è anche il TPS56221, un convertitore a 15 A che utilizza la tecnologia NexFET

TI ha inoltre presentato altri prodotti come l’MSP430AFE2xx, il primo MCU AFE programmabile per l’energy metering, e l’ADS1298R, un componente per la misurazione della respirazione che amplia la gamma di componenti per applicazioni medicali EEG/ECG. Questo nuovo misuratore della respirazione,con risoluzione a 24 bit e disponibile in versioni a 4, 6 e 8 canali, integra 44 componenti discreti, consentendo una riduzione dello spazio sulla board del 97% .

Le altre novità

Oltre ai nuovi componenti per il power management, TI ha annunciato anche un nuovo DAC a 16 bit. Si tratta del DAC3484, una soluzione a 4 canali particolarmente efficiente dal punto di vista dei consumi. I dati di TI riportano infatti un consumo di 250 mW per canale in 16x interpolation mode, valore che corrisponde al 65% in meno rispetto a quello di altri componenti.

TI dichiara, inoltre, che a 1,25 GSPS il nuovo DAC è più veloce del 25% rispetto ad altri prodotti. Rispetto ad altre soluzioni quad DAC, il DAC3484 è anche il 40% più piccolo. Tra le varie funzionalità offerte, si segnalano l’interpolazione 2x e 16x e la disponibilità di due NCO (Numerically Controlled Oscillator) a 32 bit.
Il package è un QFN multi row che misura 9×9 mm, caratteristica che permette di ottenere elevate densità nei dispositivi. I settori di applicazione tipici per questo componente sono quelli per base station e ripetitori 3G, LTE e WiMAX.

Fig. 4 – Il DAC3484 è un DAC a 16 bit caratterizzato da un consumo di 250 mW e utilizzabile per ripetitori e base station LTE e WiMAX

Francesco Ferrari

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