В линейке DC/DC-конвертеров компании RECOM немало приборов, отличающихся малогабаритными корпусами. Но ни один из них по уровню миниатюризации не сравнится с новой разработкой компании – DC/DC-конвертером RPL-3.0 в сверхминиатюрном исполнении. Размеры корпуса этого изделия всего 3х3х1,45 мм! По сути, это микросхема в корпусе LGA с десятью выводами.
Выполненный по схеме понижающего преобразователя (buck converter), данный прибор, помимо прочего, содержит еще и встроенную катушку индуктивности – и это при столь миниатюрных размерах! Еще больше удивления вызывает тот факт, что при выходном напряжении до 5 В выходной ток может достигать 3 А. То есть, изделие может выдавать до 15 Вт мощности! Совершенно очевидно, что при столь малых размерах и относительно высоких значениях выходной мощности необходим очень хороший теплоотвод. Отвод тепла осуществляется главным образом через матрицу выводов корпуса LGA. Поэтому печатная плата, на которую будет монтироваться микросхема конвертера, должна обладать способностью эффективно рассеивать избыточное тепло. Главным критерием при оценке теплового режима служит температура перехода полупроводниковых приборов (прежде всего – силовых транзисторов) в схеме конвертера, которая должна находиться в диапазоне -40…125°C. При достижении этой температурой значения в 150°C срабатывает тепловая защита. Для расчета параметров системы охлаждения (роль которой исполняет печатная плата) следует учесть, что типовой КПД конвертеров RPL-3.0 составляет 89% (то есть на нагрев тратится примерно 11% потребляемой мощности), а тепловое сопротивление переход-корпус равно 30 К/Вт. В технической документации на конвертер приводится рекомендуемая топология печатной платы для обеспечения нормального теплового режима.
Выходное напряжение конвертера задается с помощью делителя напряжения, сигнал с которого подается на цепь обратной связи (на вывод FB – Feedback). Типовая схема включения конвертера RPL-3.0 для выходного напряжения 3,3 В приведена на рисунке 1.
Рис. 1. Типовая схема включения конвертера RPL-3.0
Входное напряжение конвертера должно находиться в пределах от 3 до 18 В, выходное – задается в диапазоне от 0,8 до 5,2 В. Величина выходного напряжения зависит от соотношения сопротивлений резисторов R1 и R2. Производитель рекомендует в качестве R1 использовать резистор номиналом 47 кОм, а номинал R2 рассчитывать по формуле: R2 = R1/(Vout /0,8 — 1), где Vout – величина выходного напряжения. Номиналы остальных компонентов схемы приведены в технической документации на конвертер. Вывод CTRL служит для включения/выключения конвертера. Напряжение включения на выводе CTRL должно быть выше 1,3 В, выключения – ниже 0,96 В. Вывод +Sense служит для контроля за величиной выходного напряжения, а о нахождении этого напряжения в заданных пределах сигнализирует логический выход PG (Power Good). На вывод Vcc подается напряжение 3,3 В со встроенного линейного стабилизатора.
Отклонение выходного напряжения от заданного значения при изменении нагрузки в широких пределах не превышает 0,5%. При превышении выходного напряжения срабатывает защита от перенапряжения (типовое пороговое значение – 115%). Защита от перегрузок срабатывает в случае, если значение выходного тока превысит допустимый предел (типовое значение – 3,3 А).
Миниатюрный корпус LGA служит серьезным препятствием для разработчиков в плане тестирования и макетирования будущего изделия. В связи с этим компания RECOM предлагает для тестирования и макетирования изделий на базе конвертеров RPL-3.0 отладочную плату RPL-3.0-EVM-1 (рисунок 2).
Рис. 2. Отладочная плата для конвертеров RPL-3.0
Плата имеет два входных разъема для подключения источника постоянного тока напряжением от 4 до 18 В и два выходных разъема для подключения нагрузки. Выходное напряжение можно с помощью перемычки установить на одно из фиксированных значений – 1,8, 3,3 или 5 В. Кроме RPL-3.0 и необходимых компонентов обвязки, на плате установлены также элементы LC-фильтров по входу и выходу конвертера. Предусмотрены также установочные места для подключения дополнительных компонентов. Благодаря этому можно, помимо исследования характеристик конвертера, подбирать компоненты внешнего фильтра для соответствия стандартам по электромагнитной совместимости.
Благодаря миниатюрным размерам DC/DC-конвертер RPL-3.0 найдет применение в портативных переносных устройствах, таких как смартфон или видеокамера.
