A parità di potenza assorbita, la diminuzione delle tensioni di alimentazione dei circuiti integrati digitali comporta ovviamente un aumento delle correnti in gioco. A livello di circuito stampato è preferibile ridurre la lunghezza delle piste che portano queste correnti, per limitare problemi di dissipazione termica che spesso hanno effetti negativi sugli ingombri e sull’affidabilità del sistema. Aumenta quindi la diffusione delle soluzioni di alimentazione “point-of-load” (punto di carico), nelle quali ogni chip è dotato di un proprio regolatore installato nelle immediate vicinanze. Anche le soluzioni di alimentazione point-of-load devono ovviamente tenere il passo con requisiti applicativi sempre più severi: nel campo delle comunicazioni sono richiesti valori di corrente sempre più elevati e una maggiore densità di potenza, mentre in molte applicazioni è importante la capacità di accettare un’ampia gamma di tensioni d’ingresso e limitare la propagazione verso il carico dei picchi di tensione. Texas Instruments ha risposto a queste richieste del mercato con la recente introduzione di numerosi nuovi prodotti: due regolatori della famiglia Swift per correnti di 15 e 25 ampere, un membro della famiglia PowerBlock, un Ldo e un convertitore Dc/Dc. Queste novità sono state presentate a Londra da Miro Adzan, responsabile delle soluzioni di gestione dell’alimentazione di Texas Instruments per l’area Emea.
I regolatori Swift da 25 e 15 ampere
I prodotti della famiglia Swift sono convertitori sincroni Dc/Dc step-down per soluzioni di alimentazione point-of-load che integrano tutti gli elementi principali di un alimentatore a commutazione: un singolo contenitore di piccole dimensioni comprende quindi sia il chip con i circuiti di controllo, sia i due Mosfet di potenza (del tipo NexFET). Con l’introduzione dei due prodotti indicati dalle sigle TPS56121 e TPS56221, Texas Instruments estende ora i vantaggi della famiglia Swift fino a valori di corrente di 15 e 25 ampere, rispettivamente. Il nuovo regolatore TPS56221, in particolare, accetta tensioni di ingresso comprese tra 4,5 e 14 volt ed eroga una corrente massima di uscita di 25 ampere. Questo valore può essere ottenuto anche per tensioni d’uscita molto basse, fino a 0,6 volt. Il dispositivo offre un’efficienza di conversione del 90%, anche per carichi bassi; inoltre, grazie a un contenitore Pqfn che misura 5 x 6 x 1,5 mm, la densità di potenza raggiunge i 200 watt per pollice cubo. A una temperatura ambiente di 25 °C, il componente può operare a 25 ampere senza flusso d’aria. Le frequenze di commutazione utilizzabili sono tre: 300 kHz, 500 kHz o 1 MHz. Il regolatore TPS56121 offre caratteristiche simili al modello precedente, ma per correnti di uscita fino a 15 ampere. Come si è detto, Texas ha ampliato anche la propria famiglia PowerBlock, costituita da componenti che integrano in un unico contenitore due Mosfet di potenza del tipo NexFET. Il nuovo membro della serie, denominato CSD86330Q3D, si caratterizza per le dimensioni particolarmente ridotte: impiega infatti un contenitore Son che misura solo 3 x 3 mm. Il dispositivo raggiunge un’efficienza superiore al 90% per correnti di 15 ampere. I prodotti della famiglia PowerBlock consentono di realizzare di soluzioni per valori di corrente fino a 100 ampere e oltre, tramite l’impiego di diversi dispositivi in parallelo gestiti dal controllore TPS40140.
Ampia gamma di tensioni d’ingresso
e protezione dai picchi
Le altre novità presentate da Texas Instruments riguardano i regolatori capaci di accettare un’ampia gamma di tensioni di ingresso e offrire protezione contro i picchi di tensione. Tra i nuovi componenti è compreso il regolatore Ldo TPS7A4001, che eroga 50 milliampere e può accettare tensioni di ingresso comprese tra 7 e 100 volt. Il dispositivo, dotato di un contenitore Msop da 3 x 5 mm, si caratterizza per un tempo di stabilizzazione (settling time) inferiore a 500 nanosecondi per transienti di 50 volt e per una corrente di quiescenza di 25 microampere. Nuovo anche il controllore sincrono step down Dc/Dc battezzato TPS40170, per tensioni di ingresso comprese tra 4,5 e 60 volt e correnti d’uscita fino a 12 ampere. Dotato di un meccanismo feed-forward per la compensazione della tensione di ingresso, il dispositivo utilizza una sincronizzazione bidirezionale che elimina il “system beat” e consente di ridurre la capacità di ingresso, risparmiando spazio sulla scheda. E’ inoltre dotato di circuiti che permettono di semplificare il “sequencing” dell’accensione nei sistemi multi-rail e offre una funzione di “soft start”. Il nuovo regolatore è in grado di proteggere il carico da picchi fino a 62 volt, una caratteristica importante ad esempio nelle applicazioni telecom (dove i picchi si verificano quando una scheda viene staccata dal backplane), nel controllo dei motori elettrici e negli autoveicoli (per contrastare l’effetto del load dump quando la batteria viene scollegata dall’alternatore).
