Benvenuti a un nuovo appuntamento con la Rubrica Firmware Reload di Elettronica Open Source. In questa Rubrica del blog troverete articoli tecnici della vecchia rivista cartacea Firmware, che contengono argomenti e temi passati ancora di interesse per Appassionati, Makers e Professionisti del mondo dell'elettronica. L’Architettura Zero-Voltage Switching consente di avere perdite di commutazione ridotte che permettono di raggiungere efficienze di picco del 98% ed alte frequenze operative fino a 36 VIN.
Introdotti recentemente da Vicor, i nuovi regolatori buck ZVS Cool-Power® Picor della serie PI33XX, offrono ai progettisti di schede i massimi livelli di densità di potenza e di flessibilità, assicurando la possibilità di sviluppare soluzioni di regolazione point of load DC-DC ad alta efficienza. La presenza di un circuito ad alte prestazioni con architettura Zero-Voltage Switching (ZVS) all’interno dei prodotti della serie PI33xx permette di incrementare le prestazioni al punto di carico garantendo livelli di efficienza da record, che possono raggiungere picchi del 98%. I prodotti della serie PI33xx sono altamente integrati: all’interno di un SiP (System in Package) LGA ad alta densità da 10 mm x 14 mm x 2.56 mm includono circuito di controllo, semiconduttori di potenza e componenti di supporto. I regolatori buck PI33xx sono in grado di convertire tensioni di ingresso da 8 V a 36 V su valori di uscita da 1 V e 16 V, con correnti fino a 10 A, erogando una potenza che arriva a toccare i 120 W.
La potenza erogata può essere ulteriormente aumentata collegando fino a sei regolatori buck PI33xx con uno schema di condivisione di corrente single-wire, senza ricorrere ad ulteriori componenti. L’uso della configurazione ZVS consente un funzionamento ad alta frequenza che permette di massimizzare l’efficienza minimizzando le perdite di commutazione associate ai regolatori buck convenzionali basati su topologie hard-switching. L’elevata frequenza di commutazione della serie PI33xx consente anche di ridurre le dimensioni dei componenti di filtraggio esterni, migliorando la densità di potenza e - contemporaneamente - assicurando una risposta dinamica più veloce ai transitori di linea e di carico. La serie PI33xx è in grado di sostenere un’elevata corrente di commutazione su tutto il range nominale di tensione in ingresso, senza alcun sacrificio in termini di efficienza; grazie ai 20 ns minimi di on-time i prodotti supportano conversioni step down di grande entità, con tensioni di ingresso fino a 36 VIN. La Figura 1 mostra la comparazione tra un regolatore buck tradizionale ed uno basato sulla topologia ZVS.
Figura 1: La comparazione tra un regolatore buck tradizionale ed uno basato sulla topologia ZVS
Si noti come la commutazione dei due MOSFET di potenza avvenga evitando un picco di corrente nell’induttore come invece avviene nell’architettura tradizionale. Per realizzare un regolatore completo e ad alte prestazioni, i regolatori buck della serie PI33xx richiedono esclusivamente un induttore esterno e un piccolo condensatore ceramico per il filtraggio in ingresso e in uscita. Non sono richiesti dispositivi esterni di compensazione di frequenza o di predisposizione parametrica. Un range di temperature operative piuttosto ampio (da -40°C a 125°C) consente di utilizzare i prodotti praticamente in tutti gli ambienti. Per i progettisti impegnati in applicazioni complesse di distribuzione della potenza, i regolatori buck ZVS Cool-Power Picor PI33XX sono gli unici in questa classe ad offrire un’interfaccia opzionale di telemetria I2C™ per condizioni di guasto. Tale funzione consente di individuare sei distinte situazioni anomale. Un’ulteriore funzione disponibile via I2C™ permette la programmazione dei margini, della polarità della logica del pin di enable e del ritardo di fase.
La programmazione del dispositivo può essere effettuata con semplicità attraverso il tool di sviluppo Cool-Power. “L’introduzione della serie di regolatori buck ZVS Cool-Power Picor PI33XX consente ai progettisti di ottenere prestazioni di alto livello al punto di carico direttamente sulla scheda”, ha dichiarato Robert Gendron, Vice Presidente Marketing and Business Development Vicor. “L’integrazione dell’architettura soft switching ZVS in un regolatore point of load ha permesso di definire un nuovo standard prestazionale per il settore. Associando il vasto spettro di soluzioni Vicor per la conversione di potenza, siamo in grado di offrire livelli di efficienza ottimizzati su tutta la catena di potenza, dalla rete al punto di carico.”
INFORMAZIONI SU PICOR COOL-POWER
Il portafoglio di prodotti Picor Cool-Power è costituito attualmente dalla serie PI31xx di convertitori isolati e, da ora, dalla serie PI33xx di regolatori buck ZVS. La serie PI33xx rappresenta l’offerta iniziale di quella che sarà una famiglia di regolatori ZVS point of load ad alta densità e alte prestazioni. I prodotti successivi della famiglia includeranno nuovi regolatori buck ZVS con tensioni ancora superiori e capacità di corrente più elevate, regolatori ZVS buck-boost e regolatori ZVS boost: i nuovi prodotti stabiliranno per tutta l’industria dei nuovi termini di paragone per quanto riguarda efficienza e densità.
