Le pompe di carica ad alta tensione semplificano la conversione di potenza rispetto ai regolatori di commutazione basati su induttore, rendendo più facile il compito dei progettisti e contribuendo notevolmente alla riduzione dei costi di progetto.
POMPA DI CARICA BUCK LTC3255
L’LTC3255 offre la robustezza di un LDO, ma è più semplice di un convertitore. Si tratta di un versatile convertitore step-down a capacità commutata e ad alta tensione che fornisce una corrente di uscita fino a 50mA. Nelle applicazioni in cui la tensione di ingresso supera due volte la tensione di uscita, una pompa di carica offre quasi il doppio dell’efficienza di un regolatore lineare equivalente e fornisce un’alternativa salva-spazio e senza induttori ai regolatori di commutazione DC/DC. L’LTC3255 produce un’uscita regolata compresa tra 2,4V e 12,5V, regolabile da un ampio intervallo di ingresso compreso tra 4V e 48V, che sopporta tensioni di ingresso tra +60V e -52V. In assenza di carico il funzionamento Burst Mode riduce la corrente di riposo VIN ad appena 16μA e la pompa di carica capacitiva 2:1 estende la capacità della corrente di uscita a circa il doppio della corrente di ingresso. L’LTC3255 è adatto a una gamma di applicazioni quali il controllo industriale, automazione di fabbrica, sensori e sistemi SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition), alimentatori per elettrodomestici, regolatori di tensione, amplificatori di corrente per i loop da 4mA a 20mA (vedi Figura 1).
Figura 1: Circuito applicativo dell’LTC3255 - Loop di corrente da 4mA a 20mA
L’LTC3255 funziona sia come pompa di carica per uso generico con rapporti di conversione 2:1 o 1:1 oppure come regolatore shunt per il raddoppio della corrente. In modalità normale, il rapporto di conversione viene scelto in base ai valori VIN, VOUT e alle condizioni di carico, mentre la commutazione tra le modalità di conversione è automatica. In modalità shunt il dispositivo viene forzato in modalità 2:1, consentendo all’LTC3255 di fornire una tensione di uscita regolata, partendo da una corrente di ingresso pari a poco più della metà di quella in uscita sul carico. Ad esempio, questa funzionalità consente a un loop di corrente di 4mA di alimentare costantemente un carico da 7,4mA con una tensione di uscita regolata da 3,3V. L’LTC3255 sopporta alimentazioni a polarità inversa fino a -52V e il cortocircuito delle uscite senza danni. Le funzioni di sicurezza, tra cui un limite di corrente sulle uscite e la protezione contro la sovratemperatura, migliorano ulteriormente la robustezza del dispositivo. L’LTC3255 è disponibile in un contenitore DFN-10 da 3mm x 3mm a basso profilo (0,75mm) e in contenitore MSOP-10, entrambi con cuscinetto metallico nella parte posteriore per prestazioni termiche migliorate. Le temperature operative di giunzione delle versioni di grado E e I sono comprese tra -40°C e +125°C. La versione di grado H offre il funzionamento alle temperature da -40°C a +150°C, mentre la versione di grado MP ad alta affidabilità è specificata per l’intervallo da -55°C a +150°C. Nella Tabella 1 sono elencate le caratteristiche e i vantaggi dell’LTC3255.
Tabella 1: Caratteristiche e vantaggi dell’LTC3255
Nella Tabella 2 sono elencate le nuove pompe di carica ad alta tensione.
Tabella 2: Nuova generazione di pompe di carica ad alta tensione
CONCLUSIONI
Ormai la pompa di carica ha raggiunto un elevato numero d’impieghi. Per certi versi, era quasi caduta nel dimenticatoio a causa di un campo di tensioni limitato e di prestazioni un pò datate, che l’avevano collocata a metà strada tra un LDO e un regolatore a commutazione. Nonostante questo, le innovative e più recenti tecniche di progettazione ne hanno migliorato le prestazioni e le funzionalità, tra cui le architetture buck-boost, una potente protezione contro le sovratensioni in ingresso e la capacità di moltiplicare la corrente nelle applicazioni con loop da 4mA a 20mA. Le pompe di carica sono in grado di raggiungere livelli di efficienza simili a quelli di un regolatore a commutazione, a seconda delle condizioni operative. Pertanto, non c’è più alcun motivo per non utilizzarle correntemente nei progetti ad alta tensione.
