Esta nota de aplicación presenta la serie MSK504X de reguladores de conmutación y describe aplicaciones que proporcionan regulación de punto de carga (POL) de alta eficiencia. Esta nota analiza la selección de resistencias, la selección de capacitores de salida, la selección de capacitores de entrada y el diseño del circuito de suministro de energía.
prólogo
La serie MSK504X son reguladores de conmutación síncrona de alta eficiencia. Estos reguladores están diseñados para proporcionar una regulación de punto de carga (POL) altamente eficiente para una variedad de aplicaciones de bajo voltaje, incluidos microprocesadores, FPGA y más. El voltaje de entrada mínimo es de 4,5 V, adecuado para convertir un bus de alimentación de 5 V a voltajes más bajos. dispositivo lógico. Con una capacidad de corriente de salida de hasta 8 A, estos reguladores son adecuados para alimentar las CPU y FPGA de alta potencia actuales. La entrada máxima absoluta es de 30 V para el MSK5040 y de 41, 42, 43 y 80 V para el MSK5045, lo que permite su uso en una variedad de aplicaciones de alto voltaje de bus. Los reguladores de conmutación de la serie MSK504X pueden proporcionar una regulación muy estricta si se siguen la selección adecuada de componentes y el diseño de la placa. La serie MSK504X solo requiere la selección de tres componentes externos y el diseño adecuado de la placa de circuito para un rendimiento óptimo. Este memorándum explica cómo y por qué para cada uno.
Disposición del circuito de potencia
El diseño adecuado del circuito de suministro de energía es muy importante para obtener el mejor rendimiento de un regulador de conmutación. El diseñador del circuito debe recordar que la corriente de tierra de la carga regresa a la fuente de entrada cuando el interruptor de alimentación directa está encendido y a través de la clavija de tierra del regulador cuando el interruptor está apagado. Esto hace que la línea de retorno cambie la corriente de carga completa a 300 KHz. Para acomodar esto, el pin de retorno del regulador de conmutación se debe usar como una conexión a tierra tipo estrella de un solo punto con tres retornos de energía principal y un retorno de señal pequeña para el circuito de control. Los tres retornos de potencia son: Retorno de potencia de entrada, capacitancia de entrada y retorno de carga de salida. Mantener estas tres líneas de retorno en sus propias rutas de baja impedancia ayuda a minimizar el ruido del suelo. Conecte la capacitancia de entrada directamente entre los pines Vin y tierra del dispositivo. La salida debe tener una ruta lo más corta posible a RS y de RS a la capacitancia global de salida. RS debe conectarse con conexiones cortas para minimizar la captación de ruido. El par trenzado funciona bien para esta conexión. La retroalimentación también debe conectarse con una conexión directa muy corta. Consulte el siguiente diagrama para conocer el diseño de la ruta de alimentación.
Selección de resistencia
La selección adecuada de la resistencia de detección (RS) ayuda a crear un circuito exitoso. Se recomienda una resistencia de baja inductancia, como una de tipo de película metálica de superficie. El voltaje a través de RS se usa para limitar la corriente de salida máxima, proporcionar una señal de control de modo de corriente y cambiar los modos de operación para mejorar la eficiencia en cargas ligeras. Durante el funcionamiento normal, la corriente RS es una onda triangular que se desplaza sobre una compensación de CC cuyo valor medio es igual a la corriente de carga de CC. RS convierte la forma de onda de corriente en una forma de onda de voltaje y la retroalimenta al controlador. El controlador mantiene la regulación de la salida comparando la corriente en RS con la demanda de corriente obtenida de la retroalimentación de voltaje. Cuando la señal a través de RS supera el umbral de sobrecorriente de 100 mV (+-20 %), el controlador finaliza la señal de accionamiento al MOSFET superior, lo que limita el ciclo de trabajo y la corriente de salida máxima. Cuando la señal en RS cae por debajo de 30 mV (+-20 %), el controlador omite los pulsos de activación y reduce la frecuencia de conmutación para reducir las pérdidas de conmutación y de puerta en el MOSFET de potencia. En el MSK5045, el modo de salto de pulso se puede desactivar dejando el circuito abierto del pin PWR SAVE. Tan pronto como la señal a través de RS cae por debajo de cero, el rectificador síncrono se apaga inmediatamente, evitando la descarga del capacitor de salida y mejorando aún más la eficiencia. En algunas configuraciones, a medida que el dispositivo cambia de modo de funcionamiento, puede parecer que la regulación de salida cambia más, lo que aumenta los errores de regulación de línea y carga. Mantener la señal retroalimentada desde RS limpia y dentro del rango correcto para el modo de operación deseado asegura una regulación firme y estable de la salida.