Журнал "Новости Электроники", номер 3, 2008 годPowerMind - DC/DC-преобразователи компании Maxim с поддержкой шины PMBus
Евгений Звонарев (КОМПЭЛ)
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.
Рис. 1. Примеры использования DC/DC-преобразователей 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
| Vвх мин., В | Vвх макс., В | Iвых макс., А | Vвых мин., В | Vвых макс., В | Тополо- гия | Enable (разре- шение) | Power- Good | Внеш- няя синхро- низа- ция | Clock- Out Signal | Корпус (мм ´ мм) | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Понижающие DC/DC c одним выходом (Single-Output Step-Down)
| |||||||||||
| MAX1945 | 2,6 | 5,5 | 6 | 0,8 | 0,85 х Vвх | Current* | • |
| • | 20-TSSOP-EP | |
| MAX1973 | 2,6 | 5,5 | 1 | 1,25 | Vвх | Current | 10-mMAX | ||||
| MAX1974 | 2,6 | 5,5 | 1 | 0,75 | Vвх | Current | • | • | 10-mMAX | ||
| MAX1951 | 2,6 | 5,5 | 2 | 0,8 | Vвх | Current | 8-SO | ||||
| MAX1952 | 2,6 | 5,5 | 2 | 1,8 | Vвх | Current | • | • | • | 8-SO | |
| MAX8643/46 | 2,3 | 3,6 | 3/6 | 0,5 | 0,85 х Vвх | Current | • | • | • | • | TQFN (4 x 4) |
| MAX8505 | 2,6 | 5,5 | 3 | 0,8 | 0,85 х Vвх | Current | • | • | • | • | 16-QSOP |
| MAX8566 | 2,3 | 3,6 | 10 | 0,5 | 0,85 х Vвх | Voltage** | • | • | • | • | 32-TQFN (5 x 5) |
| MAX8654 | 4,5 | 14 | 8 | 0,5 | 0,85 х Vвх | Voltage | • | • | • | • | TQFN (6 x 6) |
| MAX8655 | 4,5 | 28 | 25 | 0,7 | 0,9 х Vвх | Current | • | • | • | • | TQFN (8 x 8) |
|
Понижающие DC/DC c двумя выходами (Dual-Output Step-Down)
| |||||||||||
| MAX1970/72 | 2,6 | 5,5 | 25 | 0,8 | 8 | Current | • | • | • | 16-QSOP | |
| MAX1971 | 2,6 | 56,5 | 25 | 0,8 | 8 | Current | • | • | • | 16-QSOP | |
| MAX8833/55 | 2,35 | 3,6 | 2 x 3 | 0,6 | 0,9 х Vвх | Voltage | • | TQFN (5 x 5) | |||
| *Current - топология DC/DC-преобразователя с управлением по току *Voltage - топология DC/DC-преобразователя с управлением по напряжению | |||||||||||
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.
| Ваш комментарий к статье | ||||
