Para maximizar la eficiencia del sistema, los reguladores reductores minimizan la disipación de energía en los MOSFET de conmutación, inductores, capacitores, controladores y circuitos impresos.niño justo
La familia TinyBuck® de reguladores reductores síncronos combina MOSFET de bajo RDS, ON y controladores capaces de altas velocidades de conmutación con cortos tiempos muertos en un solo módulo.
paquete. La velocidad de conmutación rápida minimiza las pérdidas de conmutación, pero puede ocurrir un timbre de voltaje en el nodo del interruptor cuando se enciende el MOSFET del lado alto.El sonar
debe monitorearse y limitarse a un nivel que mantenga los interruptores MOSFET y los pines del controlador dentro de su área de operación segura mientras cumple con las pautas de reducción de potencia correspondientes.
Esta nota de aplicación analiza los componentes del circuito no ideales que contribuyen al timbre del nodo de conmutación y los métodos que se pueden usar para reducir el timbre. Se proporcionan ejemplos prácticos para ayudar en la selección de componentes para controlar el timbre agregando resistencias de arranque, componentes amortiguadores o una combinación de los dos. Los datos proporcionados muestran una compensación entre la reducción del timbre del nodo de conmutación y la eficiencia.
descripción general
Para maximizar la eficiencia del sistema, los reguladores reductores minimizan la disipación de energía en los MOSFET de conmutación, inductores, capacitores, controladores y circuitos impresos.niño justo
La familia TinyBuck® de reguladores reductores síncronos combina MOSFET de bajo RDS, ON y controladores capaces de altas velocidades de conmutación con cortos tiempos muertos en un solo módulo.
paquete. La velocidad de conmutación rápida minimiza las pérdidas de conmutación, pero puede ocurrir un timbre de voltaje en el nodo del interruptor cuando se enciende el MOSFET del lado alto.El sonar
debe monitorearse y limitarse a un nivel que mantenga los interruptores MOSFET y los pines del controlador dentro de su área de operación segura mientras cumple con las pautas de reducción de potencia correspondientes.
Esta nota de aplicación analiza los componentes del circuito no ideales que contribuyen al timbre del nodo de conmutación y los métodos que se pueden usar para reducir el timbre. Se proporcionan ejemplos prácticos para ayudar en la selección de componentes para controlar el timbre agregando resistencias de arranque, componentes amortiguadores o una combinación de los dos. Los datos proporcionados muestran una compensación entre la reducción del timbre del nodo de conmutación y la eficiencia.
Timbre de nodo de interruptor Buck
Siempre que se utilicen dispositivos semiconductores en fuentes de alimentación de modo conmutado (SMPS), existe la necesidad en la industria de controlar el zumbido generado por la conmutación de semiconductores de potencia. En general, el timbre debe monitorearse y controlarse dentro de los límites de la hoja de datos de la clasificación de voltaje del dispositivo para garantizar un funcionamiento confiable. Las técnicas para reducir y controlar el timbre del nodo de conmutación brindan beneficios secundarios. La reducción del timbre generalmente conduce a la reducción del ruido del conmutador que puede ser conducido o radiado desde el circuito de alimentación.
El convertidor reductor no aislado descrito en esta nota es un subconjunto de la topología no aislada de SMPS. Incluye circuitos reductores, elevadores y reductores-elevadores que utilizan una combinación de redes de conmutación de interruptor/diodo/inductor para procesar energía con técnicas de conmutación eficientes. Para aplicaciones de alta corriente, el diodo generalmente se reemplaza en el lado bajo.
El MOSFET se enciende y se activa cuando el diodo conduce normalmente, de ahí el término convertidor reductor “síncrono”.
Esquema Buck síncrono con parásitos
La Figura 1 muestra un circuito TinyBuck® utilizado para reducir un voltaje de suministro de entrada a un voltaje de salida más bajo para alimentar una carga. Rieles del sistema, E/S, memoria, potencia de polarización, etc.
Los componentes de alimentación del módulo de chips múltiples (MCM) TinyBuck®, que se muestran en recuadros azules discontinuos, incluyen MOSFET de lado alto (HS) y lado bajo (LS), sus circuitos de control de compuerta asociados y diodos de arranque. DB. MOSFET y
El inductor de salida se denomina comúnmente nodo interruptor (SW), y el voltaje en el nodo SW se denomina VSW.Dependiendo de la situación específica, el suministro de polarización puede ser
Se suministra mediante un regulador lineal incorporado en los miembros de la familia TinyBuck® con un ‘SV’ en el nombre (para operación de voltaje único) o desde una fuente de alimentación externa de 5V. Los condensadores de entrada, salida y arranque y los inductores de potencia son componentes externos del MCM.
La Figura 1 muestra los componentes parásitos que, además de los componentes de procesamiento de energía, juegan un papel importante en la creación de la forma de onda de voltaje de anillo que se ve en el nodo SW.
- LHS-D: Inductancia parásita en serie con drenaje HS
- LHS-S: Inductancia parásita en serie con fuente HS
- COSS: capacitancia de salida parásita de LS MOSFET
- LLS-D: Inductancia parásita en serie con drenaje LS
- LLS-S: Inductancia parásita en serie con fuente LS
- LCIN: Inductancia parásita en serie con el capacitor de entrada CIN, aportada por ambos componentes y placa de circuito impreso.
Forma de onda de conmutación reductora síncrona
La figura 2 muestra el funcionamiento en estado estable de un convertidor reductor que funciona en modo de conducción continua (CCM). En este modo, la corriente del inductor alterna entre los MOSFET de lado alto y bajo durante cada ciclo de conmutación. El ciclo comienza con la sección verde cuando la puerta LS está alta y el MOSFET del lado bajo está conduciendo la corriente del inductor. Cuando la señal de la puerta LS pasa a nivel BAJO, el MOSFET del lado bajo se apaga y la corriente del inductor fluye a través del diodo del cuerpo del MOSFET del lado bajo para apagarlo. Cuando la inversión del diodo del cuerpo se recupera, el voltaje en el SW comienza a aumentar y la inductancia parásita interactúa con la capacitancia del nodo del interruptor (que consiste principalmente en el Coss del MOSFET de lado bajo) para producir una forma de onda de timbre.
Cambiar las técnicas de sondeo del nodo
La evaluación del timbre del nodo de conmutación en circuitos reguladores reductores de conmutación rápida, como el TinyBuck®, requiere técnicas de sondeo adecuadas. Las sondas de voltaje requieren un ancho de banda mínimo de 500 MHz porque la sonda debe poder responder a velocidades de borde muy rápidas del orden de unos pocos nanosegundos. El circuito debe probarse lo más cerca posible de los terminales del MOSFET de lado bajo del paquete MCM. En TinyBuck®
MCM, la referencia de la sonda debe colocarse en los pines PGND 18-21 y la punta de la sonda debe colocarse en los pines del nodo SW 12-17.La forma de onda observada es
El punto se aleja unos milímetros del terminal del dispositivo.