POL-преобразователи в ультраминиатюрных корпусах

Корпорация Renesas Electronics анонсировала линейку миниатюрных POL-преобразователей для специализированных ИС и прочих масштабных логических цепей, применяемых в персональных компьютерах, серверах, промышленных системах, офисной технике и сетевом оборуовании. Компоненты серии RAA20770X претендуют на самый высокий уровень миниатюризации и плотность мощности в электронике.

Компоненты RAA20770X осуществляют высокоэффективное преобразование питания во время присутствия нормальной нагрузки, переключаясь быстро и часто в оставшееся время (до 90%) в режим пониженной мощности. В результате, данные решения снижают суммарное потребление питания и способствуют экономии энергии.

Для достижения экономии, несмотря на увеличение площади монтажа соразмерно с увеличением источника питания, новые компоненты имеют сниженный на 75% размер по сравнению с предыдущими решениями Renesas. Ультраминиатюрный размер полупроводникового кристалла примерно соответствует размеру самого чипа. Более того, за счёт того, что не используется проволочный монтаж внутри корпуса, сопротивление в проводниках исключено, а это ведёт к более эффективному преобразованию напряжения. Серия RAA20770X представляет первые устройства с таким уровнем интеграции и миниатюрным корпусом.

В продуктах серии RAA20770X, Renesas адаптировала размер кристалла так, чтобы POL-преобразователи могли обеспечивать большим уровнем тока даже в таком миниатюрном форм-факторе, сведя к абсолютному минимуму внутренние сопротивления в ИС и внешние сопротивления монтажа к корпусу. Например, в компоненте RAA207701GBM, который имеет максимальный номинал по току 10 А, размер корпуса экстремально мал и составляет 2,7 х 3,4 мм, что является на 75% меньшим показателем по сравнению с предыдущими моделями POL-преобразователей. Более того, тепловое сопротивление от поверхности корпуса к переходной площади чипа весьма низко и составляет 1°C/Вт. Это позволяет реализовать схему с большим рассеиванием теплоты при использовании радиаторов охлаждения и воздушного потока.

В компонентах серии RAA20770X адаптирован метод постоянного включенного состояния. В режимах низкого потребления мощности, когда ток нагрузки мал, достигается небольшое энергопотребление порядка 0,5 мкВт. Ещё одним преимуществом данного метода управления является то, что потребление POL-преобразователей может быть снижено за счёт понижения рабочей частоты. Таким образом, потребление снижается до 1,6 мВт при отсутствии нагрузки и до 0,5 мкВт в режиме ожидания. Метод управления постоянного включенного состояния также гарантирует быстрый отклик.

Новые преобразователи, как и положено, для устройств такого уровня, имеют различные защитные функции, такие как защита от сверхтока, перенапряжения и повышенной температуры. В результате, данные компоненты поддерживают безопасный и надёжный системный дизайн питающих устройств при минимальном количестве внешних компонентов для упрощения схем и спецификаций. Более того, выходные напряжение и рабочая частота могут быть изменены для соответствия системе, в которой компоненты используются, что ведёт к гибкости работы в широком диапазоне схем.

Компоненты RAA207703GBM, RAA207704GBM и RAA207705GBM имеют встроенную цепь 5-вольтового малого падения напряжения (LDO), которая может питать внутренний контроллер питания. Таким образом, исключается необходимость использования внешнего модуля питания. Это позволяет работать системе лишь от одной общей шины питания, например 12 В.

Вдобавок к комбинации контроллера питания и ИС контроллера драйвера, компоненты серии RAA20770X в рамках одного чипа имеют 2 мощных MOSFET-транзистора, оптимальных для POL-преобразователей. Они понижают входное напряжение с 5-12 В до 1-3,3 В. Такой уровень используется в больших ИС, таких как специализированные ИС (ASIC). Например, компонент RAA207701GBM при максимальном номинале 10 А, входном напряжении 12 В и выходном 3,3 В, может осуществлять высокоэффективное преобразование энергии с области низкого уровня тока в область высокого. В частности, при токе 10 мА КПД составляет 89%, при токе 4 А – 95%, при токе 10 А – 92%.

Образцы компонентов серии RAA20770X интегральных схем POL-преобразователей начнут выпускаться в декабре текущего года. Стоимость образцов RAA207703GBM, RAA207704GBM и RAA207705GBM будет зависеть от выходных параметров. Стоимость RAA207700GBM с максимальным током 15 А составит 2,05 долл. за шт. Серийное производство компонентов данной серии намечено на начало марта 2013 года. Ожидается масштаб выпуска 500 тыс. шт. в месяц к июлю 2013 года.