TPS54A20, convertitore step-down ad elevatissima densità di corrente

Texas Instruments ha presentato il primo convertitore buck con condensatori in serie a 12 V, 10 A, 10 MHz in grado di raggiungere oltre 50 A/cm³ di densità di corrente, pari a quattro volte il valore di qualsiasi altro componente o soluzione di gestione dell’alimentazione a 12 V attualmente disponibili. La topologia unica del convertitore sincrono DC/DC TPS54A20 SWIFT consente il funzionamento ad alta frequenza, fino a 5 MHz per fase, senza particolari elementi magnetici o semiconduttori, che i progettisti possono utilizzare per applicazioni di ingresso da 8 V a 14 V e di uscita a 10 A.
Utilizzando il convertitore step-down in combinazione con il tool di progettazione WEBENCH Power Design di TI, i tecnici possono ridurre i tempi di immissione sul mercato di sistemi di alimentazione per telecomunicazioni e reti Point of Load (POL) che presentano limiti di spazio e altezza.

Il TPS54A20 presenta un’esclusiva topologia buck bifase DC/DC con condensatori in serie, in grado di unire un circuito a condensatore commutato con un convertitore buck multifase. Questa tecnologia di conversione capacitiva permette un efficiente funzionamento ad alta frequenza con dimensioni fino a sette volte inferiori rispetto ai convertitori convenzionali.

Ulteriori informazioni su questa tecnologia sono disponibili nel video «Come ridurre le dimensioni degli induttori nel progetto di un convertitore DC/DC a 10 A» e nel white paper «Erogazione di potenza all’avanguardia per applicazioni con limiti di spazio».

La nota applicativa «Introduzione alla tecnologia buck converter con condensatori in serie» contiene un’analisi della tecnologia e presenta risultati di esempio per un’applicazione con ingresso a 12 V e uscita a 1,2 V/10 A per dimostrare la superiore efficienza di picco rispetto a un convertitore buck convenzionale durante il funzionamento a una frequenza di commutazione quattro volte superiore.

TPS54A20, principali caratteristiche e vantaggi:

• Soluzione di formato ridotto: piccolo package HotRod QFN (Quad Flat No-Lead) e induttori poco costosi e di piccole dimensioni da 2 a 5 MHz per una soluzione da 131 mm² con un consumo di spazio del 50 per cento in meno rispetto ai convertitori DC/DC da 500 kHz simili. Ulteriori informazioni sono disponibili anche nel documento­: «Piccolo, ma importante: come ridurre le dimensioni degli stabilizzatori di tensione».
• Basso profilo: un’altezza inferiore ai 2 mm, il basso peso, nonché le dimensioni contenute e la ridotta distinta base (BOM, Bill of Materials), consentono il posizionamento di piccoli stabilizzatori di tensione da 10 A sul lato posteriore di una scheda a circuito stampato (PCB), permettendo agli ingegneri di sfruttare le ridotte dimensioni del TPS54A20 per server industriali o altre applicazioni con limiti di spazio.
• Funzionamento a diverse frequenze: il tempo di accensione minimo di 14 ns consente il funzionamento a 4/7/10 MHz senza compromettere l’efficienza e le prestazioni riguardanti le interferenze elettromagnetiche (EMI).

È disponibile per il download il «Progetto di riferimento di tre diversi circuiti Buck Converter per convertitore correnti di carico da 12V a 1,2 V con >6A», che comprende una tensione di uscita di 1,2 V per applicazioni con memorie DDR 4 (double data rate).
Il nuovo convertitore DC/DC è già disponibile in volumi; il TPS54A20 presenta un package HotRod QFN a 20 pin, 3,5 mm x 4 mm x 1 mm con prestazioni termiche avanzate. Sono anche disponibili il modulo di valutazione del convertitore bifase sincrono a 4 MHz, 10 A TPS54A20EVM-770 nonché i modelli PSpice.

Questo nuovo modello arricchisce la gamma di convertitori DC/DC SWIFT ad alte prestazioni di TI per qualsiasi applicazione di alimentazione.
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