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Un modo semplice per risolvere i problemi di alimentazione

Dalla rivista:
Elettronica Oggi

 
Pubblicato il 3 marzo 2010

Facili da usare, i nuovi moduli di potenza Simple Switcher di National Semiconductor permettono di ridurre i tempi di sviluppo dei sistemi garantendo nel contempo prestazioni termiche ed EMI decisamente superiori

La famiglia Simple Switcher è senza dubbio uno dei cavalli di battaglia di National Semiconductor: il capostipite della serie ha fatto la propria apparizione sul mercato nel 1989. Da allora la famiglia è stata oggetto di continue migliorie, ha subito costanti evoluzioni che sono sfociate quest’anno nell’annuncio dei primi moduli di potenza Simple Switcher. La serie LMZ (di cui sono stati annunciati i primi tre modelli) si propongono come una soluzione all’avanguardia espressamente ideata per garantire tempi di brevi per lo sviluppo di sistemi grazie alla loro semplicità d’uso. I moduli LMZ, infatti, abbinano l’efficienza dei regolatori switching sincroni con la semplicità dei regolatori lineari, eliminando l’induttanza esterna e le tipiche difficoltà legate al layout dei regolatori switching. Essi quindi semplificano il progetto di alimentatori per FPGA (field-programmable gate array), microprocessori, DSP (digital signal processors) e di altri circuiti di conversione di tipo POL (point of load) destinati ad applicazioni in settori quali medicali, video broadcasting, comunicazioni, industriali e militari.

Fig. 1 - I nuovi moduli di potenza Simple Switcher di National Semiconductor

Innovazioni nel packaging
La tecnologia di packaging utilizzata per i moduli LMZ consente di ridurre le emissioni EMI in modo da garantire la conformità di questi moduli di National allo standard EN55022 (CISPR22) Class B per le emissioni irradiate. L’efficiente dissipazione del calore e l’ampio exposed-pad ne consentono l’utilizzo in ambienti a elevate temperature senza il bisogno di ventilazione. Tipicamente essi operano con temperature inferiori di almeno 10 gradi rispetto a moduli comparabili.

Il singolo exposed-pad consente una prototipazione semplice e veloce sui banchi di laboratorio eliminando la possibilità di creare ponti di saldatura non visibili. La dimensione e il passo tra i pin di questi moduli permettono l’uso delle stesse apparecchiature di “pick-and-place” utilizzate con i package standard TO-263. Ogni modulo è compatibile pin-to-pin con gli altri componenti della famiglia, permettendo ai progettisti di creare un solo layout e facilitando la sostituzione dell’ultimo minuto nel caso di cambiamento della corrente di carico.

Caratteristiche tecniche
I moduli di National possono operare nell’intervallo di temperatura compreso tra -40 e 125 ºC, sono caratterizzati da ridotta ondulazione della tensione di uscita e un ampio range di valori di tensione e corrente: in virtù di tali caratteristiche è possibile realizzare soluzioni di alimentazioni complete conformi a esigenze specifiche del cliente.

I primi tre modelli introdotti sul mercato supportano i valori più comuni di tensioni di ingresso – 3,3 V, 5 V, 12 V e 24 V - mentre le correnti di carico possono arrivare fino a 4A. Disponibile in package a 7-pin, di 10,16mm x 13,77 x 4,57 mm, la serie LMZ si distingue per un valore di resistenza termica (theta-JA) di 20 ºC/W.

I tre modelli disponibili sono i seguenti:
– LMZ10504 supporta una corrente di carico massima di 4 A con una tensione di ingresso tra 2,95 V e 5,5 V;
– LMZ12003 supporta una corrente di carico massima di 3 A con tensioni di ingresso tra 4,5 V e 20 V;
– LMZ14203 supporta una corrente di carico massima di 3 A con tensioni di ingresso tra 6 V e 42 V.
Altri dispositivi della serie saranno introdotti nel corso del 2010.

Un progetto in pochi minuti
Oltre ai nuovi prodotti, National ha annunciato l’ampliamento della propria linea di tool Webench Designer con l’introduzione di Webench Power Architect: grazie ad esso i progettisti possono, in tempi estremamente brevi, generare, modellare e realizzare alimentatori c.c./c.c. ad alte prestazioni a uscita multipla per un intero sistema.

Con Webench Power Architect, i progettisti di sistemi possono ottimizzare istantaneamente alimentatori con uscite multiple sulla base di diversi parametri quali topologia, tensioni intermedie, ingombri, efficienza, il numero dei componenti e il costo totale della lista di componenti (BOM).

Fig. 2 – Webench Power Architect semplifica e accelera il progetto di alimentatori c.c. a uscite multiple

Sfruttando la libreria di Webench Power Architect con più di 21.000 componenti di 110 produttori, i progettisti hanno un vasto assortimento di alternative per creare sistemi complessi su larga scala, quali:
– tensioni di ingresso (VIN) da 1 V - 100 V;
– fino a 20 carichi in uscita (VOUT) da 0,6 V - 300 V;
– potenze per ogni carico fino a 300 W;
– efficienza complessiva maggiore del 90%;
– superficie minima per alimentatore a partire da 14 x 14 mm.

Dopo che un progettista ha concluso l’immissione dei dati di ingombro, dei costi della lista di componenti del sistema e di efficienza, grazie a una semplice analisi di natura grafica, Webench Power Architect identifica istantaneamente le principali sorgenti di dissipazione, costo e ingombro. Questo consente quindi all’utente di specificare maggiori dettagli per ogni singolo alimentatore e carico, e quindi ottenere una ulteriore modellazione d ottimizzazione generale del sistema al fine di raggiungere le prestazioni termiche ed elettriche desiderate. L’utente può iniziare la fase di editing di ogni singolo alimentatore, il caricamento degli altri modelli e l’ottimizzazione dell’intero sistema in vista del raggiungimento delle prestazioni termiche ed elettriche desiderate. Quando il progetto è completo lo strumento genera un documento relativo al sistema ottenuto che comprende schematico, BOM e valori operativi delle grandezze elettriche. I prezzi dei componenti sono disponibili da numerosi distributori internazionali, mentre la funzionalità “Build It!” di Webench mette a disposizione un kit completo del BOM con spedizione in 24 ore.

Per una dimostrazione video o iniziare un progetto con Webench Power Architect e possibile visitare il sito all’indirizzo: www.national.com/powerarchitect.

Filippo Fossati

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