Convertitore buck DC/DC ad elevata densità di potenza per FPGA e processori a corrente elevata

Nuovo convertitore SWIFT di Texas Instruments con corrente di uscita fino a 160 A e prestazioni termiche avanzate, per applicazioni in ambito telecomunicazioni, data center, industria.

Texas Instruments ha presentato oggi un nuovo convertitore buck DC/DC SWIFT da 40 A, il primo nel suo genere a permettere di sovrapporre fino a quattro circuiti integrati. Il convertitore buck PMBus TPS546D24A può erogare fino a 160 A di corrente di uscita a una temperatura ambiente di 85 °C, pari ad un aumento di quattro volte rispetto alla corrente dei circuiti integrati di alimentazione concorrenti. L’efficienza del TPS546D24A è migliore di qualsiasi altro convertitore DD/DC da 40 A e consente agli ingegneri di ridurre la perdita di potenza di 1,5 W in applicazioni ad alte prestazioni per data center e in applicazioni di elaborazione aziendale, mediche, per le infrastrutture wireless e nelle reti cablate. Ulteriori informazioni sono disponibili qui.

Riduzione delle dimensioni degli alimentatori con ottimizzazione delle prestazioni termiche

Le dimensioni delle soluzioni e le prestazioni termiche sono due aspetti chiave per gli ingegneri che progettano gli alimentatori per i moderni array FPGA (field-programmable gate array). Grazie alla sua esclusiva sovrapponibilità, il convertitore buck TPS546D24A soddisfa entrambi gli aspetti. Dotato di un’interfaccia PMBus con una rete di compensazione interna selezionabile, consente agli ingegneri di eliminare dalla scheda fino a sei componenti di compensazione esterni e di ridurre le dimensioni complessive della soluzione di alimentazione di oltre il 10% (o 130 mmq) per circuiti integrati per FPGA a corrente elevata o per applicazioni specifiche (ASIC) a corrente più elevata rispetto ai controller multifase discreti.

Inoltre, il TPS546D24A presenta una bassa resistenza termica di 8,1 °C per watt e mantiene una temperatura 13 °C più bassa rispetto ai convertitori DC/DC della concorrenza. In tal modo, migliora l’affidabilità dell’elettronica in ambienti caldi e gravosi, come le unità wireless banda base e le apparecchiature di test automatizzate.

Maggiore efficienza ad alte frequenze di commutazione

L’uso di convertitori DC/DC con elevate frequenze di commutazione consente agli ingegneri di ridurre il footprint dell’alimentatore e facilita la progettazione di sistemi ad ampia larghezza di banda. Il TPS546D24A presenta una frequenza di commutazione di 1,5 MHz, consentendo agli ingegneri di fornire 40 A di corrente per ogni circuito integrato e riducendo al tempo stesso l’induttanza e la capacità di un terzo rispetto a convertitori simili. Per mitigare l’impatto negativo sull’efficienza, che è tipicamente associato ad alte frequenze di commutazione, il TPS546D24A presenta un MOSFET low-side da 0,9 mΩ, che raggiunge un’efficienza del 3,5% superiore rispetto ai convertitori buck DC/DC della concorrenza. Ulteriori dettagli sull’ottimizzazione delle prestazioni termiche ad elevate frequenze di commutazione sono contenuti nell’articolo tecnico, «Progetto di alimentazione SoC: 3 passaggi per l’ottimizzazione termica dell’alimentatore».

Conformità ai rigorosi requisiti di accuratezza della tensione per alimentatori FPGA

Gli FPGA sono utilizzati nelle applicazioni più svariate, ma gli ingegneri che progettano alimentatori per FPGA sono spesso sorpresi dall’accuratezza della tensione richiesta per supportare i rail DC degli FPGA. TPS546D24A rende più semplice per gli ingegneri il rispetto di questi rigorosi requisiti di tolleranza della tensione offrendo un errore della tensione di uscita inferiore all’1%. Inoltre, il suo ampio set di comandi PMBus e la configurabilità con strapping dei pin consentono agli ingegneri di monitorare la corrente in modo più accurato per la segnalazione degli errori e per evitare eccessi di progettazione. Ulteriori informazioni sulla progettazione di alimentatori per FPGA sono riportate nella nota applicativa «Miglioramento dell’1% nell’accuratezza della tensione di uscita con TPS546D24A».

Il TPS546D24A è già disponibile presso TI e presso i distributori autorizzati in un package QFN (quad flat no-lead) da 5 mm x 7 mm e 40 pin. Il prezzo unitario parte da USD 4,27 per quantità da 1.000 pezzi. Il modulo di valutazione TPS546D24AEVM è disponibile su TI.com per USD 199. Sono altresì disponibili i convertitori DC/DC  TPS546B24A (20 A) e TPS546A24A (10 A) compatibili pin to pin col modello da 40 A. I prezzi unitari partono rispettivamente da USD 3,25 e USD 2,49 per quantità di 1.000 pezzi.

Assistenza supplementare per la progettazione

• «Progetto di riferimento per convertitore buck sincrono a 4 fasi e 160 A per alimentazione di processori per le comunicazioni».
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