PowerMind - DC/DC-преобразователи компании Maxim с поддержкой шины PMBus

Напряжения питания в телекоммуникационной аппаратуре, серверах и другой современной энергоемкой электронике необходимо включать и выключать в строго определенной последовательности. По этой причине обойтись без централизованного управления несколькими DC/DC-преобразователями по стандартной шине управления практически невозможно. Чаще всего для этой цели производители используют протокол обмена шины PMBus (Power Management Bus). Компания Maxim предлагает вариант управления аналоговыми DC/DC-преобразователями по цифровой шине PMBus. Во многих случаях такой подход для разработчиков может оказаться предпочтительнее по сравнению с полностью цифровыми источниками питания, DC/DC-преобразователи которых имеют цифровой ШИМ-контроллер (Ц-ШИМ). Вариант Maxim оказывается более простым, так как работа с аналоговыми конверторами для подавляющего числа разработчиков ближе и привычнее. Именно этот компромиссный случай и предлагает компания в серии продукции для источников питания PowerMind.

На рисунке 1 показаны примеры системы с распределенным питанием на основе серии PowerMind.

Главный контроллер управляет вспомогательными специализированными контроллерами (производитель рекомендует для этой цели MAX8688), непосредственно управляющими DC/DC-преобразователями в точке нагрузки (Point of Load или сокращенно POL). MAX8688 - это цифровой контроллер и монитор питания с поддержкой шины PMBus. С помощью нескольких DC/DC-конвертеров (их суммарное число может доходить до 8) можно получить выходной ток до 200 А. Это показано в правой части рисунка 1. Модуль питания получается компактным благодаря высокой частоте преобразования, а также возможности применения керамических конденсаторов и высокочастотных миниатюрных индуктивностей. Внешний вид готового многофазного модуля показан в правой нижней части рисунка 1.

Контроллер MAX8688 управляет аналоговыми источниками питания, обеспечивая широкие возможности настройки и подстройки выходных напряжений с высокой точностью до 0,2% во всем рабочем диапазоне температур. Раньше такие функциональные возможности можно было встретить только в DC/DC-преобразователях, выполненных полностью на основе цифровых технологий, то есть с цифровым ШИМ-контроллером. Для измерения уровней выходных напряжений, тока и температуры MAX8688 имеет встроенный 12-разрядный АЦП с высокой линейностью. Технология PowerMind позволяет микросхеме MAX8688 обмениваться данными с главным микроконтроллером, управляющим шиной PMBus. MAX8688 сохраняет информацию о максимальных значениях температуры, выходного напряжения и тока. Главный контроллер системы может организовать опрос этих величин через определенные промежутки времени для каждого DC/DC-преобразователя. Это дает возможность фиксировать всю информацию о состояниях системы, что существенно облегчает поиск причин неисправностей или ухода параметров в процессе эксплуатации устройства.

MAX8688 имеет миниатюрный корпус TQFN-24 с размерами 4х4 мм. Рабочий диапазон температур этой микросхемы от -40 до 85°С. Входное напряжение питания 3,3 В ±10%.

Навигатор для выбора DC/DC-преобразователей серии PowerMind показан на рисунке 2.

Рис. 2. DC/DC-преобразователи серии PowerMind с управлением по шине PMBus

Производитель разделяет их на три группы в зависимости от диапазона напряжения питания. Новые микросхемы MAX8655, MAX8658, MAX8659, MAX8686 имеют расширенный диапазон входных напряжений питания от 4,5 до 28 В с максимальным выходным током до 25 А. Кроме того, при параллельном соединении нескольких DC/DC с помощью схемы «монтажное или» можно получить выходной ток до 200 А (при включении до восьми фаз). Топология с управлением по току позволяет точно перераспределять токи между фазами при их суммировании. Основные параметры некоторых микросхем серии PowerMind сведены в таблицу 1.

Из таблицы 1 видно, что все микросхемы имеют компактные корпуса для поверхностного монтажа.

Таблица 1. Микросхемы для DC/DC-преобразователей со встроенным ключом семейства PowerMind

Функциональные возможности микросхем серии PowerMind со встроенным ключом и входным напряжением до 5 В проиллюстрированы на рисунке 3.

Рис. 3. Функциональные возможности понижающих DC/DC-преобразователей со встроенным ключом и входным напряжением до 5 В серии PowerMind

Все микросхемы на рисунке 1 имеют вход включения/выключения. Некоторые из них имеют выход «Power-OK» (питание в норме) для регистрации момента установления выходного напряжения. Дополнительные функциональные возможности этих микросхем приведены в таблице 1.

Среди рассмотренных микросхем особенно необходимо отметить MAX8566 с КПД преобразования до 96% и максимальным выходным током до 10 А при точности выходного напряжения 1%. MAX8566 позволяет запрограммировать оптимальную рабочую частоту в диапазоне от 250 кГц до 2,4 МГц, имеет мягкий запуск, встроенный мощный полевой транзистор с сопротивлением канала не более 8 мОм. Благодаря высокой частоте преобразования в выходных фильтрах можно использовать только керамические малогабаритные конденсаторы. Размеры корпуса MAX8566 5х5 мм. Схема включения и графики зависимости КПД преобразования от выходного тока для MAX8566 показаны на рисунке 4.

Рис. 4. Понижающий DC/DC-преобразователь MAX8566 с КПД преобразования до 96%

Нельзя не отметить новый понижающий DC/DC-преобразователь MAX8655 с мощным встроенным транзистором MOSFET с выходным током до 25 А в компактном корпусе TQFN 8х8 мм. Конвертер имеет широкий диапазон входных напряжений от 4,5 до 28 В, программирование рабочей частоты от 200 кГц до 1 МГц. Имеется возможность выбора режима ограничения при перегрузке - с автоматическим восстановлением или без него. Ближайшие аналоги имеют выходной ток до 25 А при размерах корпуса 14х14 мм при фиксированном входном напряжении 12 В. Схема включения и график зависимости эффективности преобразования от величины выходного тока приведены на рисунке 5.

Рис. 5. Новый понижающий DC/DC-конвертер MAX8655 с выходным током до 25 А

Всю подробную информацию и документацию по микосхемам серии PowerMind компании Maxim Integrated Products можно найти на сайте производителя по адресу 
www.maxim-ic.com/PowerMind компании Maxim Integrated Products.

Вернуться к содержанию номера