In questo articolo della Rubrica Firmware Reload analizziamo un approccio differente per componenti digitali che richiedono tensioni in ingresso pari o inferiori a 3,3V.
PACKAGE CON FUNZIONALITÀ TERMICHE AVANZATE
Il package LGA del dispositivo consente la dissipazione del calore dalla parte superiore e inferiore, facilitando l’impiego di un telaio metallico o un dissipatore BGA. Questo fattore di forma garantisce un’ottima dissipazione termica, con o senza flusso d’aria. Nella Figura 1 si vede l’immagine termica IR della parte superiore dell’LTM4611 che indica una perdita di potenza di soli 3,2W senza flusso d’aria, testata su banco da laboratorio, con conversione di un ingresso da 1,8V in un’uscita da 1,5V a 15A. Come spiegato in precedenza, con una bassa tensione in ingresso di 1,8V, i circuiti di alimentazione tradizionali senza tensione di polarizzazione avrebbero problemi per gestire il gate con un’ampiezza sufficiente a saturare completamente i MOSFET di potenza. Pertanto, la resa termica sarebbe inferiore rispetto a quanto l’LTM4611 è in grado di garantire nella Figura 1, grazie al suo generatore di polarizzazione micro power interno.
Figura 1: Immagine termica dall’alto di un regolatore LTM4611 che produce 1,5V a 15A da un ingresso di 1,8V. La perdita di potenza è di 3,2W. Risultati di test su banco senza flusso d’aria, su hot spot con temperatura superficiale di 65°C
RIDUZIONE DELL’INGOMBRO
L’LTM4611 offre efficienza in un land pattern contenuto (solo 15mm × 15mm) e un volume fisico basso (altezza 4,32mm, occupa solo 1 cm3), in un package LGA (Land Grid Array) con funzionalità termiche avanzate. Efficienza a parte, l’inviluppo della dissipazione di calore dell’LTM4611 è relativamente piatto per una data tensione in ingresso, il che facilita la progettazione termica e il riutilizzo dell’LTM4611 nei prodotti successivi, anche se le tensioni di rail migrano verso valori più bassi a seguito di un die shrink del circuito integrato.
UNA SOLUZIONE AFFIDABILE
I regolatori μModule come l’LTM4611 vengono testati in base agli stessi standard rigorosi usati per altri circuiti integrati impaccati della linea. Prima di essere immessi sul mercato, questi prodotti devono superare alcuni test, tra cui OLT (Operating Life Test), THB (Temperature Humidity Bias) +85°C/85%, ciclo termico, shock meccanico, vibrazione conforme a norme JEDEC, tanto per citarne alcuni. Questo principio dà ai progettisti la certezza che queste soluzioni altamente integrate offrono la massima affidabilità rispetto a un convertitore di commutazione tradizionale i cui numerosi componenti esterni devono essere ottenuti, predisposti e ispezionati da gruppi di addetti all’acquisto, alla produzione e alla qualità.
CONCLUSIONI
L’industria preme per avere prestazioni più veloci e consumi più bassi, il che fa sì che i componenti digitali operino a tensioni molto basse. I fornitori di brick DC/DC seguono questa tendenza offrendo nuovi dispositivi in grado di ridurre i rail di tensione di distribuzione (24V o 48V) direttamente su un valore in uscita inferiore a 5V con efficienza elevata. La creazione di un rail di polarizzazione a 5V solo per gestire in modo efficiente convertitori di commutazione tradizionali comporta un aumento in termini di costi indesiderati, dissipazione di potenza, complessità, componenti, tempo o una combinazione di tutti questi fattori. L’efficienza e la resa termica dell’LTM4611, alloggiato in un solo package LGA usato da molti altri circuiti integrati, rimangono elevate in tutto il range di tensioni in ingresso. L’LTM4611 è un regolatore step-down compatto e molto affidabile, è adatto per applicazioni point-of-load, richiede una corrente in uscita elevata da tensioni in ingresso di 1,5V e comporta l’uso di meno rail di tensione “aerei”.
