TI представляет новые понижающие преобразователи и линейный регулятор LDO на выставке APEC

Компания Texas Instruments (TI) представит три новые силовые микросхемы и решит проблемы проектирования систем управления питанием для электромобилей (EV) и промышленных систем на конференции по прикладной силовой электронике (APEC) 2022. Среди новых продуктов — понижающие преобразователи LMQ66430 и LMQ66430-Q1. и TPS7A94 линейный с низким падением напряжения (LDO) регулятор.

Новые понижающие преобразователи LMQ36 и LMQ3-Q66430 на 66430 В, 1 А предназначены для снижения электромагнитной индуктивности (ЭМП) в автомобильной и промышленной технике при одновременном увеличении размера фильтра. Устройства объединяют два входных байпаса Конденсаторы и один ботинок конденсатор. Это позволяет инженерам соответствовать стандартам электромагнитных помех Международного специального комитета по радиоэлектрическим возмущениям (CISPR) 25, класс 5, при этом заявляя о лучшем в своем классе общем размере решения 114 мм.², ток покоя 1.5 мкА (IQ) и снижение стоимости материалов.

Интеграция трех конденсаторов в усовершенствованный корпус QFN размером 2.6 × 2.6 мм позволяет создать суперкомпактное решение, а преимуществом для клиентов является гораздо меньший пассивный фильтр электромагнитных помех, сказал Карстен Оппитц, вице-президент и генеральный директор, понижающие импульсные регуляторы. на ТИ.

«Установив обходные конденсаторы очень близко к кристаллу, мы уменьшили внутреннюю индуктивность, а это означает, что у нас очень мало выбросов при переключении», — сказал он. «Это устраняет помехи там, где они обычно возникают. Это означает, что нам не нужно фильтровать так много по сравнению со стандартным решением, в котором есть большой пассивный фильтр, что приводит к увеличению веса системы и увеличению размера системы».

Предназначен для повышения мощности и целостности сигнала слаботочныхнапряжение устройств благодаря низкому уровню шума линейный стабилизатор TPS7A94 LDO имеет самый низкий в отрасли уровень шума 0.46 мкВскз — по крайней мере на 42 % лучше, чем у конкурирующих решений — с высоким коэффициентом ослабления источника питания (PSRR). Это помогает разработчикам повысить точность и точность системы в высокочувствительных приложениях.

«Низкий уровень шума особенно важен для некоторых типов высокоточных аналоговых систем. Это включает в себя испытания и измерения, медицинские и телекоммуникационные приложения, которые действительно требуют очень чистой шины питания», — сказал Алекс Чин, вице-президент и генеральный менеджер линейного питания в TI.

«Даже небольшое количество шума может негативно сказаться на работе чувствительных к шуму цепей. Так, например, подумайте о серверных и телекоммуникационных приложениях, они развиваются, чтобы обслуживать больше пользователей и не отставать от растущего спроса на точные сигналы и даже более высокую пропускную способность», — сказал Чин. «Без сверхмалошумящих шин питания системы связи следующего поколения не смогут увеличить плотность каналов и даже скорость передачи данных, необходимую для увеличения как количества подключенных устройств, так и данных, которые каждое из них потребляет».

По его словам, одно из новейших устройств TI, TPS7894, предлагает самый низкий уровень шума для высокоточных и высокоточных приложений. «С помощью TPS7894 мы регулируем два основных источника шума шины питания. Первый из них снижает собственный шум, генерируемый LDO, до лучших в отрасли уровней, а также обеспечивает потрясающую производительность PSRR для устранения шума, исходящего от источника питания выше по потоку».

«Собственный шум LDO TPS7894 является лучшим в отрасли и составляет 0.46 мкВскз в диапазоне частот от 10 Гц до 100 кГц, и мы как минимум на 42% лучше, чем конкурирующие решения», — сказал Чин. «Во-вторых, мы также обеспечили PSRR 100 дБ на частоте 1 кГц, а также добились более 60 дБ на частоте 1 МГц, чтобы отфильтровать восходящий источник питания. Мы делаем это, а также предоставляем решение с очень низким падением напряжения, что делает его наиболее эффективным LDO с типичным падением напряжения 150 мВ при 1 А.

Чин также отметил, что для TPS7894 не требуются дополнительные фильтрующие компоненты, что делает конструкцию компактнее и экономичнее.

Демострация

TI также продемонстрирует несколько системных решений на стенде № 514. Эти демонстрации будут посвящены увеличению удельной мощности, уменьшению электромагнитных помех, созданию более безопасных систем, увеличению срока службы батареи и повышению мощности и целостности сигнала низковольтных устройств.

Демонстрация удельной мощности показывает, как увеличить удельную мощность с помощью трехуровневой, 800-В, 11 кВт, Трехфазный, силовой каскад инвертора с активным зажимом нейтральной точки (ANPC) на основе нитрида галлия (GaN). Эта демонстрация основана на эталонном проекте инвертора ANPC мощностью 6.6 кВт и демонстрирует полевой эффект GaN LMG600R3422 на 030 В. Транзистор (FET), который позволяет использовать высокую частоту переключения для уменьшения размера магнитов, увеличения удельной мощности и достижения пиковой эффективности 98.5% в приложениях для зарядки электромобилей и солнечной энергии.

В дополнение к работе с очень высокой частотой переключения и пиковой эффективностью более 98.5%, интересно также то, что коммутатор GAN сам по себе рассчитан на напряжение от 600 до 650 В, а это приложение на 800 В, сказал Джеффри. Моррони, менеджер по исследованиям и разработкам в области управления питанием в лаборатории TI Kilby Labs. С добавлением топологии AMPC это «позволяет нам увеличить напряжения, чтобы получить преимущества GAN при номинальном напряжении выше 600–650 В», добавил он.

Компания TI также занимается снижением уровня электромагнитных помех в автомобильной и промышленной технике, одновременно увеличивая размер фильтра. В этой демонстрации используется новый понижающий преобразователь с низким уровнем электромагнитных помех LMQ66430-Q1, представленный на выставке APEC, для снижения электромагнитных помех в режиме реального времени за счет использования запатентованной технологии двойного случайного расширения спектра, а также демонстрируется, как встроенные конденсаторы упрощают конструкцию.

Другая демонстрация показывает, как технологии изоляции высокого напряжения обеспечивают надежную работу более безопасных автомобильных систем. Эта демонстрация основана на эталонном проекте высокоскоростного тягового инвертора с уровнем полноты автомобильной безопасности (ASIL) D, изолированном драйвере затвора UCC5870-Q1 и изолированном источнике смещения постоянного/постоянного тока UCC14240-Q1. модуль. Вместе они обеспечивают высокую эффективность системы с пиковым током 30 А, сохраняя при этом надежность системы за счет усовершенствованной высоковольтной изоляции, защиты и диагностики.

Моррони сказал, что UCC14240 представляет собой изолированный источник смещения со встроенным микротрансформатором, который меньше, чем другие решения, доступные сегодня, что обеспечивает распределенное питание смещения вместо традиционного централизованного источника смещения для электромобилей.

«Сегодня источники смещения тягового инвертора строятся с централизованным питанием смещения; это дискретное решение с большим трансформатором, имеющим несколько выходов на вторичной стороне, который управляет всеми переключателями, управляющими фазами тягового инвертора», — пояснил Моррони.

«В отличие от распределенного смещения [архитектура] распределяет вес по транспортному средству, повышает надежность за счет меньшего размера решения, а его z-размер на порядок тоньше, чем у существующих решений, что позволяет им более тесно интегрироваться, и это имеет очень низкий уровень электромагнитных помех, что невероятно важно для автомобильных приложений», — добавил он.

«Будучи меньшим по размеру и более энергоемким, он позволяет нам уменьшить вес», — сказал Моррони. «Наличие более низких электромагнитных помех позволяет нам уменьшить вес и размер пассивного фильтра электромагнитных помех, а также за счет распределенной генерации мы можем повысить общую эффективность системы, что позволяет меньше разряжать батарею электромобиля, что также приводит к увеличению дальности и / или стоимость».

Он сказал, что многие инвестиции TI в новые технологии и разработки новых продуктов, таких как GAN и изоляция, напрямую приводят к преимуществам для дальности движения и количества батареи, необходимого для определенного дальности.

Демонстрация бортового зарядного устройства мощностью 7 кВт демонстрирует, как продлить срок службы батареи в системах электромобилей и гибридных силовых агрегатов электромобилей. Он оснащен опорным напряжением TI REF35 со сверхнизким IQ для прецизионных усилителей, автомобильным GaN FET LMG3522R030-Q1 и микроконтроллером реального времени TMS320F280039C C2000, что помогает минимизировать энергопотребление и достичь эффективности системы >96%.

TI также показывает, как повысить мощность и целостность сигнала низковольтных устройств, таких как управляемые напряжением генераторы, аналого-цифровые преобразователи, цифро-аналоговые преобразователи и высокопроизводительные процессоры. В этой демонстрации показано влияние различных воздействий на блок питания, в котором используется новый TPS7A94.

о Texas Instruments