Высокоэффективный чипсет для телекоммуникационных DC/DCc конверторов на базе 100-вольтовых моп-транзисторов DIRECTFET™ и мостового контроллера IR2086S
Корпорация International Rectifier анонсировала новый чипсет для источников питания телекоммуникационного оборудования, питаемых от универсальной телекоммуникационной шины (напряжение от 36 до 75 В) или 48 В сети постоянного тока. Разработанный для применения в DC/DC конверторах с изолированной или неизолированной структурой, новый чипсет повышает технические характеристики как понижающих конверторов мощностью до 220 Вт с 48 В входом, так и источников питания радиоусилителей базовых станций радиорелейных линий.
Новый оптимизированный чипсет, состоящий из силовых МОП-транзисторов DirectFET™ новой серии и новой ИС контроллера IR2086S, разработан для применения в конверторах с двумя основными топологиями, применяемыми в источниках питания сетевого и телекоммуникационного оборудования. ИС контроллера IR2086S упрощает реализацию изолированных DC/DC конверторов с мостовой топологией первичных цепей. Эта ИС специально оптимизирована для применения в понижающих конверторах напряжения стандартных шин постоянного тока, использующих автогенераторные схемы с фиксированной 50% скважностью ШИМ. Она позволяет на 50% уменьшить площадь печатной платы по сравнению со стандартными промышленными 1/4 Brick конверторами и снизить число компонентов на 60%. Применяемый в схеме IR2086S конденсатор мягкого старта обеспечивает постепенное увеличение скважности до 50% за 2000 циклов переключения для ограничения бросков тока при старте, а также обеспечивает одинаковую ширину импульсов в МОП-транзисторах верхнего и нижнего уровня моста в режиме старта.
Другими особенностями ИС являются ограничение выходного тока драйвера на уровне ±1.2 A для ограничения тока в транзисторах и регулируемая пауза на переключение в диапазоне от 50 нс до 200 нс для защиты от сквозных токов, а также программируемая до 500 кГц частота переключения. В чипсет также входят 4 новых МОП-транзистора DirectFET MOSFETs, 100-вольтовые IRF6644 и IRF6655 и 40-вольтовые IRF6613 и IRF6614. Объединение в них новейшей trench технологии производства кристалла и технологии корпусирования DirectFET обеспечивает существенное улучшение основных характеристик транзисторов, таких, как сопротивление канала в открытом состоянии и заряд затвора. Усилительный каскад типовой базовой станции к примеру должен питаться от стабилизированной шины постоянного тока с напряжением 28 В, в то время как входное напряжение пттания изменяется в широких пределах от 36 до 75В.
Новые транзисторы DirectFET MOSFET и ИС контроллера обеспечивают реализацию высокоэффективного (КПД 92.5% при полной нагрузке, выходном напряжении 28 В и мощности 250 Вт) конвертора с двухступенчатым преобразованием. В первой ступени применяются транзисторы IRF6655 и IRF6644 и неизолированная топология конвертора для получения регулируемого промежуточного напряжения. Она следует следующая за простым мостовым конвертором с постоянной скважностью переключения в первичной цепи, где применяются IR2086S и IRF6614 в первичной цепи и IRF6644 во вторичной цепи для самоуправляемого синхронного выпрямления. Такой подход устраняет сложную схему управления выходным каскадом, которая необходима в случае одноступенчатого преобразования. Присущая конвертору шины скважность 50% позволяет применять 100-вольтовые МОП-транзисторы во вторичной цепи вместо 150- или 200-вольтовых, что обеспечивае рост КПД до 2%. Новый 100-вольтовый транзистор IRF6644 может также обеспечить достижение КПД до 95.7% при полной нагрузке в конверторе шины 48 В мощностью 220 Вт (выходное напряжение 8 В и ток 27.5 A), широко применяемом в сетевом оборудовании и high-end компьютерах. По сравнению со схожими устройствами, где применяются 100-вольтовые МОП-транзисторы в корпусе SO-8, это дает возможность поднять КПД на 1% и на 40°C понизить температуру транзистора. Такое значительное снижение температуры корпуса устраняет необходимость применения нескольких параллельно соединенных транзисторов для повышения тока.
IRF6644 обеспечивает повышение на 46% выходной мощности и гораздо лучший баланс между температурами входных и выходных цепей конвертора. По сравнению с конкурентными приборами с равноценным зарядом затвора IRF6644 имеет на 48% меньшее сопротивление канала. По комплексному критерию оценки качества, учитывающему как сопротивление канала в открытом состоянии так и заряд затвора, IRF6644 имеет приемущество до 45% по сравнению с конкурирующими приборами и заменяет два параллельно соединенных конкурентных транзистора с минимальным зарядом затвора и эквивалентным сопротивлением канала. В зависимости от величины выходного напряжения в схеме синхронного выпрямления выходных каскадов можно применять 40-вольтовый транзистор IRF6613 вместо 30-вольтовых. При этом КПД снижается всего на 1%, но повышается запас по напряжению сток-исток более чем на 30%. 100-вольтовые транзисторы IRF6644, IRF6655 нормированы на максимальное сопротивление канала 13 и 60 мОм соответственно. Типовой заряд затвора и заряд затвор-сток этих транзисторов составляют 33 нК, 11 нК и 8 нК, 2.9 нК соответственно. 40-вольтовые IRF6613, IRF6614 нормированы на максимальное сопротивление канала 3.4мОм и 8.2мОм, а их заряды затвора и заряды затвор/сток на величины 42 нК, 12.8 нК и 16 нК, 5 нК соответственно.
Транзисторы IRF6614, IRF6613 выпускаются в корпусе DirectFET среднего типоразмера, транзисторы IRF6655, IRF6614 – в корпусе DirectFET наименьшего типоразмера. ИС IR2086S выпускается в корпусе SO-16.
Источник:ПЛАТАН