Convertisseurs POL ultra miniatures à réponse rapide
Le boîtier WLCSP (wafer-level chip size package) a été adopté afin de réaliser des circuits POL capables de fournir de grandes quantités de courants tout en affichant un facteur de forme minuscule. Il est ainsi possible de minimiser radicalement les résistances de connexion interne de la puce et du boîtier. Par exemple, pour la référence RAA207701GBM dont la valeur maximum en courant est 10 A, la taille du boîtier descend à la valeur extrême de 2,7 x 3,4 mm, soit environ 75% de réduction par rapport aux boîtiers de précédente génération. De plus, la résistance thermique entre la surface du boîtier et la zone de jonction de la puce atteint la valeur ultra faible de 1°C/W, permettant un circuit à haute dissipation thermique assurée par radiateur ou écoulement d’air.
La prochaine génération d’ordinateurs de type "notebook" exigera des fonctions identiques à celles actuellement fournies par les tablettes et les téléphones cellulaires, en termes d’informations et d’acquisitions en mode sommeil ou "Connected Standby". Il est donc nécessaire de limiter au maximum la consommation d’énergie dans ce mode. Pour cela, les convertisseurs POL adoptent une méthode de contrôle à largeur d’impulsion constante. Ainsi, en mode basse consommation où le courant de charge est faible, ils atteignent un très bas niveau de consommation d’énergie d’environ 0,5 µW. De plus, la consommation d’énergie du convertisseur peut être réduite en diminuant la fréquence de fonctionnement, atteignant des valeurs aussi faibles que 1,6 mW quand il n’y a pas de charge et 0,5 µW en mode sommeil. Cette méthode assure également un temps de réponse très rapide. Par exemple, même dans le cas de hausses de courant brutales lorsqu’un équipement bascule d’un mode sommeil à un mode opérationnel, le convertisseur peut répondre instantanément en augmentant automatiquement sa fréquence de fonctionnement.
Plusieurs fonctions de protection comme les dépassements en courant, en tension et protection thermique, sont intégrées dans ces convertisseurs qui permettent ainsi la conception de sources d’alimentation sécurisées d’une grande souplesse, ultra fiables et demandant un minimum de composants externes. Il en résulte un temps de développement plus rapide et un coût en composants réduit. Enfin, la tension de sortie et la fréquence de fonctionnement peuvent être modifiées selon l’application ciblée, ce qui offre une souplesse maximale pour utiliser ces composants dans une large gamme de systèmes.
Les versions RAA207703GBM, RAA207704GBM et RAA207705GBM intègrent un circuit régulateur LDO de 5 V, tension requise en interne par le contrôleur de la source d’alimentation, ce qui élimine le besoin d’une source de tension externe. Le système peut ainsi fonctionner en faisant appel à une source unique de tension qui peut, par exemple, être fournie par un rail d’alimentation de 12 V.
Embarquant, sur une seule et même puce, le contrôleur de la source d’alimentation et le circuit pilote du contrôleur, ces circuits intègrent également deux MOSFET de puissance qui sont optimisés pour des convertisseurs POL abaissant une tension d’entrée de 5 V ou 12 V à 1 V ou 3,3 V, tensions utilisées par les circuits de forte densité comme les Asic. Par exemple, le circuit RAA207701GBM affiche une valeur de courant maximale de 10 A et, pour 12 V en entrée et 3,3 V en sortie, il peut effectuer une conversion d’énergie d’une zone de faible courant vers une zone de fort courant avec un rendement de 89% à 10 mA, de 95% à 4 A et de 92% à 10 A. Ce haut rendement de conversion contribue à réduire la consommation globale d’énergie dans les produits finaux.
www.renesas.eu/press/news/2012/news20121129_s.jsp
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