Blog dell'azienda Fornitura di convertitori DC/DC TI: convertitore buck, convertitore boost, convertitore buck-boost

Convertitori TI DC/DC:Convertitore Buck,Convertitore Boost,Convertitore Buck-Boost

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I. Convertitore Buck: conversione a graduale di elevata efficienza con ampia compatibilità

1Principio di funzionamento e caratteristiche chiave

Un convertitore buck è un convertitore DC/DC non isolato che produce una tensione di uscita inferiore alla tensione di ingresso; è anche conosciuto come convertitore step-down.La sua topologia di base è costituita da un interruttore di alimentazione (MOSFET), un diodo a rotazione libera (o rettore sincrono), un induttore, un condensatore e un regolatore.il regolatore utilizza un segnale di modulazione della larghezza dell'impulso (PWM) per controllare l'accensione e l' spegnimento dell'interruttore di alimentazione: quando l'interruttore è acceso, la tensione di ingresso fornisce energia al carico tramite l'induttore, con parte dell'energia immagazzinata nell'induttore; quando l'interruttore è spento,l'induttore rilascia l'energia immagazzinata attraverso il diodo a rotazione libera, mantenendo la continuità della corrente di carico e conseguendo infine una stabilità di uscita a bassa tensione.

I convertitori step-down TI utilizzano un'architettura di controllo avanzata; la maggior parte dei prodotti integra un MOSFET di rettifica sincrona.questo riduce significativamente le perdite di conduzione, con un'efficienza migliorata fino a oltre il 90%; alcuni prodotti di fascia alta raggiungono anche un'efficienza superiore al 95%.alta precisione di uscita e risposta transiente rapida, pur incorporando anche funzioni di protezione quali la protezione da sovratensione, sovratensione e sovratemperatura, migliorando così l'affidabilità del sistema.I convertitori di buck TI sono prevalentemente disponibili in confezioni compatteQuando vengono utilizzati con induttori e condensatori esterni, consentono progetti di circuiti compatti che soddisfano la domanda di apparecchiature miniaturizzate.

2Prodotti essenziali e vantaggi tecnici

TI ha lanciato una gamma di convertitori step-down su misura per diversi scenari di applicazione, che coprono settori quali le applicazioni a bassa potenza, ad alta potenza, di livello automobilistico e industriale.Tra questi:, la serie TPS5430 è un classico convertitore step-down di livello industriale, che supporta tensioni di ingresso da 4,5V a 28V, con una tensione di uscita regolabile e una corrente di uscita massima di 3A.Utilizzo del controllo in modalità correnteLa serie TPS62170, invece, offre una risposta transiente rapida ed è adatta ad applicazioni quali l'automazione industriale e la strumentazione.è un prodotto specificamente progettato per elettronica di consumo a bassa potenzaCon una gamma di tensione di ingresso da 2,7 V a 6 V e una corrente di uscita di 1,5 A, ha una corrente quieta di soli 17 μA e supporta una modalità di risparmio energetico.mantenere un'elevata efficienza anche in condizioni di leggero caricoÈ ampiamente utilizzato nei dispositivi portatili come telefoni cellulari, tablet e dispositivi indossabili.

Per le applicazioni automobilistiche, i convertitori buck della serie TPS54620-Q1 TI ′ sono conformi alla norma AEC-Q100, supportano tensioni di ingresso da 4,5 V a 60 V,e può resistere alle fluttuazioni di tensione e alle sollecitazioni transitorie durante l'avvio del veicoloCon una corrente di uscita massima di 6 A, offrono un'eccellente resistenza alle interferenze e stabilità della temperatura, rendendoli adatti ad applicazioni quali i sistemi di navigazione di bordo,sistemi di illuminazione e di intrattenimento per veicoliInoltre, TI ha lanciato convertitori step-down che incorporano dispositivi GaN (nitruro di gallio), come la serie LMG3410.Utilizzando la bassa resistenza di accensione e l'alta frequenza di commutazione dei dispositivi GaN, questi convertitori migliorano ulteriormente la densità di potenza e l'efficienza di conversione, rendendoli adatti per applicazioni che richiedono una potenza di uscita elevata e fattori di forma compatti.

3Applicazioni tipiche

I convertitori step-down sono il tipo di convertitore DC/DC più utilizzato e si trovano praticamente in tutti gli scenari che richiedono la conversione di DC ad alta tensione in DC a bassa tensione.sono utilizzati per convertire il 3.7V dalle batterie agli ioni di litio ai 1,8V e 3.3V richiesti dai chip e dai sensori; nel settore industriale,sono utilizzati per convertire le sorgenti di alimentazione industriali da 24 V a quelle da 5 V e 12 V richieste dai PLC, azionamenti a frequenza variabile e circuiti di azionamento servomotore; in elettronica automobilistica,sono utilizzati per convertire l'alimentazione del veicolo da 12 o 24 V nelle tensioni di funzionamento richieste dai vari dispositivi elettronici del veicolo; e nelle apparecchiature di telecomunicazione, sono utilizzati per abbassare la tensione nei moduli di alimentazione per stazioni base, router e dispositivi simili, garantendo il funzionamento stabile dei chip di base.

II. Convertitore di accelerazione: conversione di bassa tensione in alta tensione per soddisfare esigenze particolari

1Principio di funzionamento e caratteristiche chiave

Un convertitore di potenziamento è un convertitore DC/DC non isolato con una tensione di uscita superiore alla tensione di ingresso; è anche noto come convertitore step-up.La sua topologia è simile a quella di un convertitore buck, ma le configurazioni di connessione dell'induttore, del transistor di commutazione e del diodo a rotazione libera sono diverse.immagazzinamento di energiaQuando il dispositivo di commutazione si spegne, l'EMF indotta generata dall'induttore si sovrappone alla tensione di ingresso;Questa tensione viene quindi fornita al carico attraverso il diodo a rotazione libera e carica il condensatoreLa tensione di uscita può essere regolata tramite il ciclo di lavoro del segnale PWM.

I convertitori di accelerazione TI sono ottimizzati per le diverse esigenze di applicazione e presentano un ampio intervallo di tensione di ingresso, un elevato rapporto di incremento, una bassa ondulazione e un'elevata affidabilità.La maggior parte dei prodotti supportano l'avvio a bassa tensione, con alcuni in grado di funzionare normalmente a tensioni di ingresso inferiori a 0,8 V, rendendoli adatti a dispositivi portatili alimentati a batteria;l'uso di una tecnologia di rettificazione sincrona o di diodi a rotazione libera a bassa perdita riduce le perdite di commutazione e di conduzione, migliorando così l'efficienza di conversione; una funzione di avvio morbido integrata impedisce che la corrente di ingresso danneggi i componenti durante l'avvio; e sovratensione,le funzioni di protezione da sovraccarico e cortocircuito assicurano un funzionamento sicuro e stabile del sistema;Inoltre, i convertitori di potenziamento TI supportano alte frequenze di commutazione, consentendo l'uso di induttori e condensatori compatti per ridurre le dimensioni del circuito.

2Prodotti essenziali e vantaggi tecnici

La gamma di convertitori di potenza di TI® copre più categorie, tra cui varianti a bassa potenza, alta potenza e ampia tensione di ingresso, per soddisfare i requisiti di potenza in varie applicazioni.La serie TPS61088 è un ottimo esempio di convertitore di potenza ridotta, con una gamma di tensione di ingresso da 0,9V a 5,5V, una tensione di uscita regolabile, una corrente di uscita massima di 2A e una corrente quiescente di soli 22μA.Supporta una modalità di risparmio energetico e raggiunge un'efficienza di carico leggero superiore all'85%, che lo rende adatto ai prodotti alimentati da una singola batteria agli ioni di litio o a celle secche, come le cuffie Bluetooth, i braccialetti intelligenti e i dispositivi medici portatili.

Per applicazioni di potenza elevata, la serie di regolatori di potenza TPS40210 supporta tensioni di ingresso da 4,5 V a 60 V e può azionare i MOSFET di alimentazione esterna,di potenza massima di uscita di diverse centinaia di wattUtilizzando il controllo in modalità di tensione, questi regolatori offrono un ampio raggio di ciclo di lavoro e una risposta transiente rapida, rendendoli adatti ad applicazioni quali alimentatori industriali,Dispositivi per l'illuminazione elettricaIl convertitore TPS61175-Q1 di tipo automobilistico è conforme allo standard AEC-Q100, con una tensione di ingresso compresa tra 2,7V e 18V e una tensione di uscita massima di 36V.Offre un'eccellente stabilità a temperatura e immunità alle interferenze, che lo rende adatto ad applicazioni quali fari a LED per autoveicoli e caricabatterie per veicoli.che consente la guida diretta di più LED collegati in serie e semplifica la progettazione dei circuiti■ sono ampiamente utilizzati in applicazioni quali retroilluminazioni e apparecchiature di illuminazione.

3Applicazioni tipiche

I convertitori di potenziamento sono utilizzati principalmente in applicazioni che richiedono la conversione di bassa tensione DC in alta tensione DC.tensione di 7 V di una batteria al litio a cella singola a 5 V (per alimentare dispositivi USB), 9V o 12V (per azionare piccoli motori e sensori); nel campo dell'illuminazione a LED sono utilizzati per aumentare le sorgenti di alimentazione a bassa tensione all'alta tensione richiesta dai LED,azionamento a corrente costante■ nei sistemi fotovoltaici sono utilizzati per aumentare la potenza di bassa tensione delle celle fotovoltaiche per il collegamento alla rete o ai dispositivi di stoccaggio dell'energia;sono utilizzati per aumentare l'alimentazione a bordo da 12 V all'alta tensione richiesta da apparecchiature come aria condizionata e sistemi audioNel settore industriale sono utilizzati per il condizionamento del segnale e l'aumento dell'alimentazione in dispositivi quali sensori e trasmettitori.

III. Convertitore Buck-Boost: regolazione flessibile della tensione, adatta a un ampio intervallo di tensione

1Principio di funzionamento e caratteristiche fondamentali

Un convertitore buck-boost è un convertitore DC/DC non isolato in grado di produrre una tensione di uscita superiore, inferiore o uguale alla tensione di ingresso.La sua topologia combina le caratteristiche dei convertitori buck e boost, con il nucleo composto da interruttori di potenza, induttori, condensatori e un regolatore; alcuni prodotti utilizzano un'architettura a quattro interruttori, mentre altri utilizzano un'architettura a singolo induttore e a doppio interruttore.Durante il funzionamento, il regolatore commuta gli interruttori di alimentazione tra gli stati di accensione e di spegnimento per raggiungere in modo flessibile le modalità di funzionamento buck o boost: quando la tensione di ingresso è superiore alla tensione di uscita,il convertitore funziona in modalità buckquando la tensione di ingresso è inferiore alla tensione di uscita, funziona in modalità di potenziamento; e quando le tensioni di ingresso e di uscita sono vicine,una modalità ibrida garantisce una transizione agevole per mantenere una tensione di uscita stabile.

I convertitori TI buck-boost offrono vantaggi chiave quali un ampio intervallo di tensione di ingresso, una regolazione flessibile della tensione, un'elevata efficienza di conversione e un basso ripple.La maggior parte dei prodotti integrano MOSFET a piena potenza, riducendo il numero di componenti esterni e semplificando la progettazione dei circuiti; utilizzano algoritmi di controllo avanzati per consentire una commutazione senza soluzione di continuità tra le modalità buck e boost,con una tensione di 1000 V o superiore ma non superiore a 1000 V■ supportano una bassa corrente in sospeso e un'elevata efficienza a carichi leggeri, soddisfacendo i requisiti di durata della batteria dei dispositivi a batteria;compresa la sovra-tensione, protezione da sovra-corrente, sovra-temperatura e cortocircuito, migliorando così l'affidabilità del sistema; alcuni prodotti supportano la fornitura di energia bidirezionale, consentendo il recupero di energia,e sono adatti ad applicazioni quali lo stoccaggio dell'energia e la ricarica e la scarica delle batterie.

2Prodotti essenziali e vantaggi tecnici

TI ha lanciato una gamma di convertitori buck-boost per vari scenari di applicazione, che coprono settori quali l'elettronica di consumo, l'industria, l'automotive e le comunicazioni.La serie TPS631010 è un ottimo esempio di convertitore miniaturizzato buck-boost, utilizzando un pacchetto di chip a livello di wafer (WCSP) con dimensioni di appena 1,803 mm × 0,905 mm, con una gamma di tensione di ingresso da 1,8 V a 5,5 V, una tensione di uscita regolabile, una corrente di uscita massima di 1 A,supporto per il controllo in modalità corrente di picco a frequenza costante, una vera funzione di spegnimento, e limitazione della corrente in avanti e in indietro.

Per applicazioni industriali, i convertitori buck-boost della serie TPS55060-Q1 supportano tensioni di ingresso da 2,7 V a 60 V, con una tensione di uscita regolabile e una corrente di uscita massima di 1 A.Conformi alle norme di temperatura industriale, offrono un'eccellente immunità alle interferenze e stabilità, rendendoli adatti a sensori industriali, strumenti portatili, dispositivi di accumulo di energia e applicazioni simili.Nel settore automobilistico, le serie TPIC74100-Q1 e TPS5516x-Q1 sono conformi alla norma AEC-Q100, supportano tensioni di ingresso da 3 V a 40 V,e può resistere alle vaste fluttuazioni tipiche delle sorgenti di alimentazione automobilisticaCon una corrente di uscita massima di 1 A e un'architettura integrata a quattro interruttori che semplifica la progettazionetali prodotti sono adatti ad applicazioni quali l'elettronica di bordo e i sistemi di gestione delle batterie.Inoltre, la serie di circuiti integrati di gestione dell'energia (PMIC) TPS6521815 di TI® integra tre convertitori buck, un convertitore buck-boost e un LDO.consentire uscite multi-voltaggio e renderle adatte a progetti complessi di alimentazione del sistema.

3Applicazioni tipiche

I convertitori Buck-boost sono adatti per applicazioni in cui la tensione di ingresso fluttua su un'ampia gamma e sono richieste tensioni di uscita flessibili.sono utilizzati per la gestione dell'energia in apparecchiature alimentate a batteria agli ioni di litio, che accoglie l'ampia gamma di tensione delle batterie agli ioni di litio da una carica completa di 4,2 V a una scarica di 2,5 V, garantendo una tensione di uscita stabile; nell'elettronica automobilistica,sono utilizzati in scenari in cui l'alimentazione del veicolo oscilla in modo significativo;, come le gocce di tensione durante l'avvio o le fluttuazioni di tensione causate da improvvisi cambiamenti di carico, che garantiscono il normale funzionamento delle apparecchiature elettroniche del veicolo;sono utilizzati in dispositivi quali sensori e trasmettitori, che si adattano all'ampia gamma di tensione di ingresso delle sorgenti elettriche industriali; nei sistemi di stoccaggio dell'energia sono utilizzati per la gestione della carica e della scarica delle batterie,che consentono la conversione bidirezionale dell'energia; nelle apparecchiature di telecomunicazione, sono utilizzati per la conversione di potenza di riserva in dispositivi come stazioni base e router, garantendo la stabilità della tensione durante la commutazione di potenza.