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StromverSorgung 26 Bit te weiter lesen nach dem Einhef ter DC DC-Controllern Leistungstransistoren Einund Ausgangskondensatoren Kompensationskomponenten und Spulen in einem kompakten oberflächenmontierbaren BGAoder LGA-Gehäuse µModule-Stromversorgungsprodukte unterstützen Funktionen wie Abwärtswandlung Ab-Aufwärtswandlung Batterieladen sowie isolierte Wandler und LED-Treiber Bild 5 zeigt die Stromversorgungsstruktur für das CertusPro-NX-Evaluierungs-Board mit µModule-Bauteilen Die erste Stufe nach der externen 12-V-Eingangsversorgung ist ein µModule-DC DC-Regler-Array Die nächste Stufe besteht aus Linearreglern Die gewählten Linearregler für das µModule-Design Bild 5 sind dieselben Komponenten wie im diskreten Design Bild 4 Schaltregler-Module Ein mögliches Schaltreglermodul ist der LTM8078 Dabei handelt es sich um einen Silent-Switcher-µModule-Step-Down-Regler mit max 40 V IN und zwei 1 4-A-Ausgängen die zu einem 2 8-A-Ausgang kombiniert werden können Seine Silent-Switcher-Architektur minimiert EMI und bietet einen hohen Wirkungsgrad bei Schaltfrequenzen von bis zu 3 MHz Im Gehäuse sind der Controller die Leistungsschalter Spulen und weitere Komponenten integriert Der Regler arbeitet in einem weiten Eingangsspannungsbereich und mit einer Schaltfrequenz zwischen 300 kHz bis 3 MHz Um das Design zu komplettieren sind nur noch die nötigen Einund Ausgangs-Filterkondensatoren notwendig – damit ist er eine ideale Stromversorgungsoption für das CertusPro-NX-Evaluierungs-Board Als zweite Möglichkeit kommt der LTM4625 infrage ein Step-Down-5A-µModule-Schaltregler in einem winzigen BGA-Gehäuse mit 6 25 mm x 6 25 mm x 5 01 mm Kantenlänge Das Modul weist einen hohen Wirkungsgrad auf und kann bis zu 5 Akontinuierlichen Ausgangsstrom liefern Es werden auch hier nur zusätzlich die Einund Ausgangskondensatoren benötigt Eine hohe Schaltfrequenz und die Current-Mode-Regelung erlauben ein schnelles Einschwingverhalten bei Eingangsspannungsund Lastwechseln ohne die Reglerstabilität zu verschlechtern Diskreter Aufbau in der Praxis Nach den im Datenblatt des CertusPro-NX-Evaluierungs-Boards empfohlenen Betriebsbedingungen sollen alle Versorgungsspannungen innerhalb von ±5 Prozent ihres typischen Wertes liegen Der typische Fehler der Ausgangsspannung für solche Designs setzt sich hauptsächlich durch die Toleranzen der Feedback-Widerstände die V REF - Spannung der Regler die Welligkeit Ripple der Ausgangsspannung und die Lastausregelung zusammen In diesem Design wird das <5-Prozent-Ziel für alle Regler eingehalten und erlaubt somit einen zuverlässigen Betrieb des FPGA In Tabelle 1 sind die Werte für ausgewählte Spannungspegel enthalten um die typische und repräsentative Leistung für die Ausgänge der 1 35-A-LT8653Sund 3-A-4-A-ADP2387-Bausteine zu zeigen Schiene 1 VDD 1V8 VDD 1V8 benötigt eine 1 8-V-Ausgangsspannung und sollte bis zu 1 35 A Ausgangsstrom liefern können Dies wird mit dem Einsatz eines Kanals des LT8653S erreicht Der erlaubte Gesamtfehler von ±5 Prozent der Ausgangsspannung bei maximaler Ausgangslast der Applikation wurde während der Entwicklung sorgfältig untersucht um sicherzustellen dass die empfohlenen Betriebsbedingungen auch eingehalten werden Um eine hohe DC-Genauigkeit zu erzielen wird die interne Referenzeinstellung genutzt Der Kanal dieses Bausteins ist auf 1 8 V Feedback-Spannungspegel Baustein V OUT V Last A Wirkungsgrad % Welligkeit pp % VDD 1V8 LT8653S 1 8 1 35 86 20 0 91 VCC 3V3 LT8653S 3 3 1 35 90 65 0 42 VCC ADJ ADP2387 1 8 4 00 90 92 0 67 VDD 3V3 ADP2387 3 3 3 00 94 31 0 72 Tabelle 1 Die Daten des Wirkungsgrads und der Ausgangswelligkeit Tabelle 2 Daten zur Lastregelung des VDD 1V8-Pegels Tabelle 3 Daten zur Lastregelung der VCC 3V3-Schiene Tabelle 4 Werte des transienten Lastverhaltens des VDD 1V8-Pegels Tabelle 5 Werte des transienten Lastverhaltens von VDD 3V3 Parameter Spannung V Prozent % Zielgrenze % Überschwingen 0 057 3 2 4 0 Unterschwingen 0 055 3 2 4 0 Parameter Spannung V Prozent % Zielgrenze % Überschwingen 0 054 1 6 4 0 Unterschwingen 0 052 1 6 4 0 Parameter Spannung V Prozent % Sollwertgrenze % Überschwingen 0 048 2 7 3 0 Unterschwingen 0 048 2 7 3 0 Parameter Spannung V Prozent % Zielgrenzwert % Überschwingen 0 09 2 7 3 0 Unterschwingen 0 082 2 5 3 0