Met een familie compacte voedingsmodules voor vermogensmanagement en -conversie slaat Linear Technology een nieuwe weg in. Tot nu toe richtte de Amerikaanse powerspecialist zich vooral op bouwstenen voor voedingen in de vorm van PWM-controllers en switchen. Met de introductie van de LTM4600-serie biedt het bedrijf nu ook kleine voedingsmodules die als component op de printplaat zijn te zetten. De LTM4600-familie levert tot 10 ampère en is gericht op printplaten met een stevige energiehonger, zoals borden met DSP‘s, FPGA‘s en microprocessoren.
Linear levert de nieuwe lijn kant-en-klare DC-DC-voedingssystemen in een verpakking van 15 mm bij 15 mm bij 2,8 mm. De land grid array-behuizing (LGA) bevat verschillende halfgeleiders, waaronder de controllerlogica, twee MOSFET‘s en een spoel. Wie slechts 3 tot 4 ampère nodig heeft voor zijn printplaat kan met een power-IC met geïntegreerde switch uit de voeten die de volledige stroom levert. Wie meer power wil, moet een meer geavanceerde voeding kopen of er zelf een samenstellen uit losse componenten: controller, MOSFET‘s, spoel(en), condensatoren en weerstanden. Linear is vooral sterk in DC-DC-controllers en switchen. De systeemmodules waar het nu mee komt, zijn een geheel nieuwe tak van sport.
Hardwareontwerpers kunnen hun borddesign met de micromodules flink vereenvoudigen. Een vergelijkbare oplossing op basis van losse onderdelen (PWM-controller, MOSFET‘s, spoel, condensatoren en compensatiecomponenten) is bij benadering 60 procent groter en 20 procent hoger.
’Het grote voordeel is dat het ontwerp superklein is‘, zegt Jeroen Griepink, field application engineer bij Acal. ’Een eigen voedingsdesign is altijd groter dan deze module.‘ Naast miniaturisering biedt een kant-en-klare oplossing natuurlijk veel bijkomende voordelen. Wie met losse onderdelen een voeding in elkaar zet, is afhankelijk van de beschikbaarheid van alle afzonderlijke componenten. ’Voor de aanlevering heb je bovendien een goede logistiek nodig‘, aldus Griepink. ’Dan heb ik het niet eens over de lay-out van de print, waarmee bedrijven regelmatig de mist ingaan.‘ De lay-out is volgens Griepink behept met menselijke fouten. ’In grote bedrijven zijn de ontwerpers van de schema‘s niet dezelfde mensen als degenen die de lay-out doen.‘
Test less, verify Moore
At the Bits&Chips Event 2023 on 12 October 2023, Phillipa Hopcroft from Crocotec and Ivo ter Horst from ASML will kick off with a keynote speech on transforming how lithography machine software is built. Make sure to keep an eye on the website for program updates and save the date!
De LTM4600-voedingsmodules zijn met een prijskaartje van 17 tot 20 dollar wel duurder dan de opgetelde losse onderdelen voor een zelfgebouwde oplossing. Dat maakt ze voor grotere series minder interessant. Daar betaalt de ontwikkeltijd van een voedingscircuit zich terug. ’Maar wie een schema en daarna een circuit moet maken, moet componenten bestellen, wachten op de levering, testen en debuggen. De teller loopt snel op. Je bent al snel weken zoet, ook als je alles in één keer goed doet‘, aldus Griepink.
Voor kleine series en krappe deadlines zijn modules echter een aantrekkelijk alternatief. Griepink: ’Qua ontwikkeltijd is dit een wezenlijk andere situatie. De printlay-out met de LTM4600 is vrij rechttoe-rechtaan met weinig valkuilen.‘ De modules zijn ook gericht op toepassingen waarbij ontwikkelaars zich liever het hoofd breken op het meer uitdagende werk, zoals DSP‘s en FPGA‘s. ’Voor hen is de LTM4600 een snelle voeding waar ze geen omkijken naar hebben‘, zegt Griepink. ’Vooral voor enkele honderden prints op jaarbasis willen veel bedrijven geen extra tijd steken in het ontwerpen van geschikte voedingen.‘
’Dit is de eerste van vele modules die nog gaan komen‘, zegt Griepink. Hij verwacht dat Linear de modules straks nog kleiner zal leveren en versies met twee uitgangen beschikbaar heeft. ’De huidige kan alleen step-downconversie doen, van een hogere naar een lagere spanning. In de toekomst zullen ze ook step-up leveren, laag naar hoog.‘ Griepink verwacht ook ’buck boost‘-eigenschappen waarbij de DC-DC-module zowel step-up- als step-downspanningsconversie kan doen. Dit is bijvoorbeeld aantrekkelijk in auto‘s, waar componenten altijd 12 volt willen hebben maar waar de autoaccu afhankelijk van de omstandigheden 4 tot 14 volt aanbiedt.
De LTM4600 staat een ingangsspanning toe van 4,5 tot 28 volt. Door het hoge integratieniveau en synchrone topologie kan het onderdeel een constante stroom leveren van 10 ampère met een rendement tot 92 procent (14 A piekbelasting). Door twee LTM4600‘s parallel te schakelen zijn stroombelastingen tot 20 A mogelijk. Toekomstige LTM-producten wil Linear richten op lage ingangsspanningen (3,3 volt en lager), lagere uitgangsvermogens (minder dan 10 W), kleinere footprints (minder dan 225 vierkante mm) en zeer lage ruis. Ook staan onderdelen op de planning met uitgangsstromen tot 60 A.
De standaard versie LTM4600EV werkt op een ingangsspanning van 4,5 tot 20 volt; voor de LTM4600EVHV is dit bereik 4,5 tot 28 volt. De eerste is verkrijgbaar vanaf 16,50 dollar, de tweede begint bij 19,50 per stuk bij afname van duizend stuks. Gratis samples zijn verkrijgbaar bij Acal. Voor een breed werktemperatuurbereik van -40 tot 85 graden Celsius heeft Linear de versies LTM4600IV en LTM4600HVIV beschikbaar.