Texas Instruments ha presentato una nuova famiglia di regolatori switching DC/DC a basso rumore con compensazione a nucleo di ferrite integrata, che garantiscono ai progettisti elevata efficienza in tutte le applicazioni sensibili al rumore, per semplificare i progetti ad alta precisione.
Introduzione
Texas Instruments (TI) è una società di livello mondiale attiva nel settore dei semiconduttori, operante nella progettazione, produzione, test e vendita di chip di elaborazione analogici e integrati per mercati come l'elettronica industriale, automobilistica e personale, nelle apparecchiature di comunicazione e nei sistemi aziendali. Texas Instruments ha presentato una nuova famiglia di regolatori switching DC/DC a basso rumore con compensazione a nucleo di ferrite integrata. I modelli TPS62912 e TPS62913 presentano un basso rumore pari a 20 µVRMS per frequenze comprese tra 100 Hz e 100 kHz e ondulazione della tensione di uscita estremamente bassa di 10 µVRMS. Offrono ai progettisti la possibilità di eliminare uno o più regolatori a basso dropout (LDO) dai loro progetti, ridurre le perdite di potenza fino al 76% e risparmiare il 36% di spazio su scheda.
Il rumore di alimentazione è una delle principali sfide nella progettazione di molte applicazioni di prova e misurazione ad alta precisione, applicazioni medicali, aerospaziali, per la difesa e per le infrastrutture wireless. Un'architettura di alimentazione tradizionale a basso rumore è composta da un convertitore DC/DC, un LDO a basso rumore come TPS7A52, TPS7A53 o TPS7A54 e un filtro off-chip, come un nucleo di ferrite. Integrando la compensazione a nucleo di ferrite, il TPS62912 e il TPS62913 utilizzano il nucleo di ferrite già presente nella maggior parte dei sistemi come filtro efficace contro il rumore ad alta frequenza, riducendo l'ondulazione della tensione di uscita dell'alimentatore di circa 30 dB e semplificando la struttura dell'alimentatore. TI presenterà una dimostrazione di TPS62913 nel suo stand virtuale alla conferenza electronica che si terrà il 9-12 novembre 2020 (https://www.ti.com/about-ti/trade-shows/electronica.html )
>> Per scoprire come funzionano i convertitori buck a basso rumore, si rimanda all'articolo tecnico Riduzione del rumore e dell'ondulazione con un convertitore buck a basso rumore
Prestazioni e caratteristiche
Come specificato sopra, i principali vantaggi dei nuovi convertitori sono:
- riduzione del rumore dell'alimentatore;
- massimizzazione dell'efficienza con riduzione della perdita di potenza (power loss);
- risparmio di spazio sulla scheda e riduzione dei costi complessivi del sistema.
I sistemi ad alta precisione richiedono rail di alimentazione a basso rumore e bassa ondulazione per mantenere l'accuratezza e l'integrità del segnale. Il TPS62912 e il TPS62913 offrono entrambe le caratteristiche, insieme ad un rapporto di reiezione dell'alimentazione di 65 dB fino a 100 kHz. Inoltre, questa famiglia di convertitori buck presenta un errore di tensione di uscita inferiore all'1%, il che aiuta a garantire un'elevata precisione della tensione di uscita. Entrambi i convertitori consentono l'uso della modulazione di frequenza a spettro espanso per attenuare ulteriormente gli impulsi in radiofrequenza e consentire la sincronizzazione con un clock esterno in modo che i progettisti possano facilmente raggiungere gli obiettivi di rapporto segnale/rumore (SNR) e di range dinamico senza spurie (SFDR) , che sono fondamentali in applicazioni come la diagnostica per immagini o i radar.
Storicamente, i progettisti hanno dovuto raggiungere un compromesso tra rumore ed efficienza per quanto riguarda l'alimentazione di circuiti analogici sensibili. L'uso di un regolatore switching da solo comporterebbe un rumore di commutazione eccessivo, mentre l'aggiunta di un LDO a valle del regolatore per ridurre il rumore comporterebbe ulteriori perdite di potenza, specialmente a correnti di carico elevate. Con un'efficienza di picco del 97%, i modelli TPS62912 e TPS62913 consentono agli ingegneri di realizzare progetti di filtraggio del rumore senza uso di LDO, riducendo le perdite di potenza fino al 76%: 1,8 W nei progetti con front-end analogico (AFE) e 1,5 W nei progetti che utilizzano un convertitore analogico-digitale a banda larga (ADC), come l'ADC12DJ5200RF. Ciò equivale ad un aumento dell'efficienza rispettivamente del 20% e del 15% rispetto ad un'architettura a basso rumore tradizionale.
>> Per maggiori informazioni leggere la nota applicativa Alimentazione di ADC sensibili al rumore con il convertitore buck a bassa ondulazione e basso rumore TPS62913
Utilizzando il TPS62912 o il TPS62913 nei loro progetti, i progettisti possono eliminare non solo il regolatore lineare, ma anche i componenti passivi associati, che possono far risparmiare circa 20 mm2 di superficie sul circuito stampato (PCB) per ciascun LDO. I progetti che normalmente utilizzano un singolo LDO possono far risparmiare il 36% dello spazio su circuito stampato. Inoltre, la compensazione integrata a nucleo di ferrite dei convertitori buck aiuta i progettisti a ridurre il numero complessivo di componenti DC/DC, eliminando due condensatori e due resistenze dai progetti, andando quindi a ridurre ulteriormente i costi complessivi del sistema e abbreviare i tempi di progettazione. Quantità di pre- produzione del TPS62912 a 2 A e del TPS62913 a 3 A sono ora disponibili, solo su TI.com, in un package QFN (Quad Flat No Lead) da 2 mm x 2 mm e 10 pin.
>> Per ulteriori informazioni visitare le web pages: www.ti.com/TPS62912-pr-eu e www.ti.com/TPS62913-pr-eu
