Uso de un controlador de impulso multifásico y SEPIC para una gestión eficiente de la energía

El convertidor elevador de CC/CC es un componente práctico y casi omnipresente para aumentar el voltaje y cumplir con los requisitos de salida de una amplia gama de aplicaciones electrónicas. Sin embargo, puede resultar ineficiente e inflexible cuando los diseñadores de productos necesitan margen de maniobra para ajustar dinámicamente la salida.

Esa es una necesidad que Analog Devices, Inc. (ADI) dice que puede satisfacer con un controlador que es versátil y eficiente, el cual se adapta elegantemente con un rendimiento confiable en medio de las transiciones a diferentes fuentes de energía.

El controlador de impulso multifásico LT8277 de ADI es un controlador de impulso de modo de corriente y frecuencia constante bifásico. Está diseñado para controlar MOSFET de potencia de canal N con una operación entrelazada que reduce las necesidades de capacitancia de filtrado del sistema. Su arquitectura proporciona un funcionamiento estable con voltajes de suministro y salida variables. También se puede configurar como un convertidor de inductancia primaria de un solo extremo (SEPIC), que ofrece una salida no invertida para adaptarse sin problemas a fuentes de energía variables y a condiciones cambiantes.

Los convertidores elevadores convierten un voltaje de entrada más bajo en un voltaje de salida más alto. Se utilizan ampliamente en aplicaciones industriales y generales. Los casos de uso comunes incluyen prolongar la vida útil de la batería, optimizar la transferencia de energía en automóviles y proporcionar energía constante a la iluminación led. Se utilizan normalmente en aplicaciones de bajo voltaje.

El LT8277 cuenta con una interfaz periférica serial (SPI) que se puede utilizar para ajustar el voltaje de salida (V_out) mediante programación. Esto permite que el voltaje se configure dinámicamente para que coincida con los requisitos del sistema o con las condiciones externas, y brinda una flexibilidad de diseño que es valiosa en diversas aplicaciones, especialmente cuando se requiere una regulación precisa del voltaje.  El LT8277 también puede funcionar sin SPI, lo que proporciona un voltaje de salida fijo de 36 V o 60 V.

El controlador ADI también incorpora modulación de frecuencia de espectro ensanchado (SSFM) para reducir la interferencia electromagnética (EMI) en aplicaciones donde el cumplimiento de estándares estrictos es un requisito de diseño crítico. Minimizar la interferencia electromagnética evita la interferencia con otros componentes o sistemas de comunicación, y la SSFM puede modular la energía en una gama de frecuencia más amplia para reducir las emisiones pico en frecuencias específicas.

Otro factor distintivo es la capacidad de conectar en paralelo varios dispositivos LT8277 que se pueden entrelazar con hasta ocho fases. Al distribuir la corriente de carga en varios canales, los diseñadores pueden reducir la tensión de corriente en cualquier dispositivo individual.

Flexible y adaptable

El LT8277 de ADI ofrece una amplia gama de selección de voltaje y de frecuencias para personalizarlo a fin de cumplir con los requisitos de la aplicación. Los ingenieros pueden aprovechar una amplia gama de niveles de voltaje y de potencia con un mínimo de componentes fuera del chip.

Su salida se puede adaptar de 9 a 60 V, que se puede configurar a través de la SPI. Una interfaz SPI de solo escritura utiliza un solo registro de desplazamiento de 12 bits, con bits para configurar el voltaje de salida, alternar la caída bifásica y configurar el pin de salida del reloj.

Las frecuencias de funcionamiento se pueden configurar entre 100 kHz y 2 MHz, ya sea con una resistencia externa o sincronizadas con un reloj externo para lograr una sincronización precisa mediante el pin SYNC.

Estos controles hacen que el LT8277 sea adaptable para el diseño de numerosas fuentes de alimentación, ya que su voltaje se adapta con precisión a las necesidades de una aplicación y su frecuencia se ajusta para garantizar un rendimiento óptimo y una reducción de la EMI.

Como controlador elevador de CC/CC, un LT8277 controla dos etapas de potencia que funcionan desfasadas 180° entre sí, y hasta cuatro dispositivos pueden funcionar juntos para permitir configuraciones de 4 u 8 fases, con cada fase funcionando en paralelo para compartir la carga y reducir la tensión en los componentes individuales. El uso de múltiples dispositivos de potencia puede ayudar a la gestión térmica y reducir la EMI.

El LT8277 funciona de manera entrelazada bifásica, lo que reduce la ondulación general de su entrada y salida para mejorar la eficiencia, minimizar el tamaño de los capacitores de entrada y salida, y compartir la carga de manera uniforme. Esto minimiza las pérdidas de batería durante la conversión de elevador, lo que permite un suministro de voltaje estable para aplicaciones como sistemas de iluminación y de información y entretenimiento.

Evaluación del LT8277 para aplicaciones

La placa de evaluación EVAL-LT8277-AZ de ADI (figura 1) proporciona una plataforma de desarrollo para explorar y adaptar aplicaciones utilizando el controlador LT8277. Se pueden conectar varias placas EVAL-LT8277-AZ en paralelo para mejorar la capacidad de potencia general de un sistema.

Figura 1: Placa de evaluación de ADI para el LT8277. (Fuente de la imagen: Analog Devices, Inc.)

La placa de evaluación se puede utilizar para evaluar las capacidades del LT8277, incluido el uso de la interfaz SPI para configuración y control, la sincronización de frecuencias en sistemas multifásicos, la generación de señales de reloj para funcionamiento de 4 u 8 fases, y el ajuste de varios parámetros.

La placa de evaluación se puede conectar a la placa de demostración Linduino One DC2026C de ADI para utilizar una interfaz gráfica de usuario intuitiva para configurar los parámetros del LT8277.

Conclusión

El LT8277 de ADI es un controlador versátil y altamente configurable con capacidades de impulso multifásico y de SEPIC que son muy adecuadas para desarrollar aplicaciones de alta potencia y de amplia gama de entrada que requieren un control y una protección precisos. Su compatibilidad con la sincronización de frecuencia y con el entrelazado de fases puede reducir la ondulación de entrada y salida, mejorar la eficiencia, y simplificar la gestión térmica.