Power Management PMBus-Abwärtswandler für Industrie, Kommunikation und Enterprise

Der neue kaskadierbare DC/DC-Abwärtswandler trifft die extremen Anfoderungen für FPGA-Stromversorgungen.
Der neue kaskadierbare DC/DC-Abwärtswandler trifft die extremen Anforderungen für FPGA-Stromversorgungen.

Ein neuer kaskadierbarer DC/DC-Abwärtswandler soll die Leistungsdichte in Hochstrom-Stromversorgungen für FPGAs und Prozessoren erhöhen. Der Swift-Wandler liefert bis zu 160 A Ausgangsstrom und verbessert die thermischen Eigenschaften.

Texas Instruments (TI) hateinen neuen  40 A Swift-DC/DC-Abwärtswandler vorgestellt. Nach Angaben des Unternehmens bietet der Baustein als erster seiner Art die Möglichkeit zur Kaskadierung von bis zu vier ICs. Der PMBus-Abwärtswandler TPS546D24A kann danach bei Umgebungstemperaturen bis 85 °Celsius bis zu 160 A Ausgangsstrom liefern – das wäre viermal mehr als konkurrierende Stromversorgungs-ICs. Zudem soll der Baustein den höchsten Wirkungsgrad unter 40 A Gleichspannungswandlern erreichen. Davon würden insbesondere Entwickler in Rechenzentren, Enterprise-Computing-Anwendungen, medizinischen Applikationen, Mobilfunk-Infrastrukturen und leitungsgebundenen Netzwerken profitieren, Verluste sollen um bis zu 1,5 W reduzieren werden können.

Platzsparendere Stromversorgungen mit optimierten thermischen Eigenschaften

Eine geringe Größe und hervorragende thermische Eigenschaften sind zwei entscheidende Aspekte bei der Entwicklung von Stromversorgungen für moderne Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs). Dank seiner Kaskadierbarkeit wird der Abwärtswandler TPS564D24A beiden Aspekten gerecht. Der Baustein besitzt ein PMBus-Interface mit einem selektierbaren internen Kompensationsnetzwerk, sodass Entwickler bis zu sechs externe Kompensations-Bauelemente auf der Leiterplatte einsparen können. Er wird in einem 5x 7 Millimeter kleinen QFN-Gehäuse (Quad Flat No-lead) mit 40 Pins geliefert. Gegenüber diskreten mehrphasigen Controllern lassen sich die Gesamtabmessungen der Stromversorgungs-Lösung für FPGAs oder ASICs (applikationsspezifische ICs) mit höherem Strombedarf um über 10 % bzw. 130 mm² verringern.

Darüber hinaus bietet der TPS564D24A einen geringen thermischen Widerstand von 8,1 °C pro Watt und kommt im Betrieb auf eine um 13 °C niedrigere Temperatur als konkurrierende DC/DC-Wandler. Damit kann die elektronische Zuverlässigkeit von beispielsweise Basisband-Einheiten oder automatischen Prüfsysteme unter rauen Umgebungsbedingungen und bei hohen Temperaturen verbessert werden.

Erhöhter Wirkungsgrad bei hohen Schaltfrequenzen

Ein Gleichspannungswandler mit hohen Schaltfrequenzen gibt Entwicklern die Möglichkeit, den Platzbedarf der Stromversorgung zu reduzieren, und vereinfacht das Design breitbandiger Systeme. Der TPS564D24A von TI ermöglicht eine Schaltfrequenz von 1,5 MHz, sodass Entwickler einen Strom von 40 A pro IC erreichen können, während sich die Induktivität und Kapazität gegenüber ähnlichen Wandlern um ein Drittel verringert. Um die ungünstigen Auswirkungen der höheren Schaltfrequenz auf den Wirkungsgrad abzumildern, enthält der TPS564D24A einen low-seitigen MOSFET mit 0,9 Milliohm, was den Wirkungsgrad gegenüber konkurrierenden DC/DC-Abwärtswandlern um 3,5 Prozent anhebt.

Spannungsgenauigkeit für FPGA-Stromversorgungen

Beim Design von FPGA-Stromversorgungen für Applikations-Bauelemente ist es für Entwickler oft überraschend, welche Genauigkeit von den DC-Versorgungsspannungen für FPGAs verlangt wird. Mit einem Ausgangsspannungsfehler von unter 1 Prozent macht es der TPS564D24A für Entwickler einfacher, diese rigorosen Spannungstoleranz-Anforderungen einzuhalten. Er verfügt über einen umfangreichen PMBus-Befehlssatz und damit die Möglichkeit, ihn über die äußere Beschaltung zu konfigurieren. Entwicklern können den Strom für Fehlermeldungen so exakter überwachen und Überdimensionierungen vermeiden.