Решение Renesas для USB-C повышает тепловую эффективность и снижает потери энергии

Высокопроизводительный контроллер понижающего преобразователя от Renesas использует трёхуровневую топологию для зарядки аккумуляторов и стабилизации напряжения в системах USB-C.

Высокая эффективность и широкая область применения

Renesas Electronics Corporation представила контроллеры RAA489300 и RAA489301, отличающиеся трёхуровневой топологией buck-преобразователя, которая обеспечивает эффективную зарядку аккумуляторов и точное регулирование напряжения. Новые ИС ориентированы на использование в много портовых зарядных устройствах USB-PD, портативных энергетических станциях, док-станциях для ПК, робототехнике, дронах и других устройствах, где требуется высокоэффективный DC/DC контроллер при компактных габаритах.

Благодаря новой архитектуре преобразователя достигается исключительная эффективность, при этом уменьшается необходимая индуктивность для регулирования выходного напряжения. Инновационный подход позволяет сократить тепловые и коммутационные потери, снизить размеры системы и повысить надёжность работы в условиях высоких нагрузок.

Преимущества трёхуровневой топологии

В отличие от традиционного двухуровневого buck-преобразователя, трёхуровневая схема включает два дополнительных ключа и "летающий" конденсатор. Наличие этого конденсатора снижает напряжение на ключевых транзисторах, что даёт возможность применять более низковольтные MOSFET с улучшенными характеристиками. Это в свою очередь уменьшает как проводимые, так и переключательные потери.

Дополнительным преимуществом является возможность использовать дроссели меньших размеров: амплитуда пульсаций тока составляет примерно 25% от уровня, характерного для двухуровневых решений. Это снижает потери в сердечнике и сопротивлении обмотки дросселя, что напрямую повышает общую эффективность системы и позволяет уменьшить занимаемое пространство на плате.

Как отметил Гауранг Шах, вице-президент подразделения Power Division компании Renesas: "Трёхуровневая топология buck-преобразователя является ярким примером лидерства Renesas в области технологий зарядки аккумуляторов. Разработанное решение включает в себя инновации, защищённые патентами, и даёт нашим клиентам серьёзные преимущества по сравнению с конкурентными предложениями для USB-C".

Улучшенные тепловые характеристики и экономия ресурсов

Контроллеры RAA489300/RAA489301 демонстрируют высокую тепловую эффективность, что позволяет значительно снизить требования к системам охлаждения. Это обеспечивает не только снижение энергопотребления и тепловых нагрузок, но и уменьшение стоимости и габаритов конечных устройств.

Таким образом, решение Renesas удовлетворяет растущий спрос на компактные и эффективные системы управления питанием, обеспечивая разработчикам надёжную основу для проектирования современных зарядных устройств, мобильных энергетических комплексов и высокопроизводительной электроники.

Таблица технических характеристик и преимуществ

Двухуровневый buck-преобразователь:

• топология схемы: 2 ключа;
• пульсации тока в дросселе: 100% (базовый уровень);
• напряжение на ключах: полное напряжение питания;
• возможность выбора MOSFET: ограничена высоковольтными транзисторами;
• потери на проводимость и переключение: повышенные;
• размер и масса дросселя: крупнее, выше потери;
• тепловая эффективность: средняя;
• типовые области применения: базовые источники питания.

Трёхуровневый RAA489300/RAA489301:

• топология схемы: 4 ключа + "летающий" конденсатор;
• пульсации тока в дросселе: ~25% от стандартного уровня;
• напряжение на ключах: сниженное за счёт конденсатора;
• возможность выбора MOSFET: использование более эффективных низковольтных FET;
• потери на проводимость и переключение: существенно сниженные;
• размер и масса дросселя: меньше, с низким сопротивлением обмотки;
• тепловая эффективность: высокая, снижает потребность в охлаждении;
• типовые области применения: USB-C зарядные станции, дата-центры, дроны, портативные энергетические системы.