Utiliser un contrôleur SEPIC et élévateur multiphase pour gérer efficacement l'alimentation

Le convertisseur élévateur CC/CC est un composant pratique et presque omniprésent pour élever la tension afin de répondre aux exigences de sortie d'une large gamme d'applications électroniques. Toutefois, il peut s'avérer inefficace et peu flexible lorsque les concepteurs de produits ont besoin d'une marge de manœuvre dans l'ajustement dynamique de la sortie.

Analog Devices, Inc. (ADI) est capable de répondre à ce besoin grâce à un contrôleur polyvalent et efficace, qui offre des performances fiables et adaptatives lors des transitions vers diverses sources de puissance.

Le contrôleur élévateur multiphase LT8277 d'ADI est un contrôleur élévateur en mode courant à 2 phases et à fréquence constante. Il est conçu pour commander des MOSFET de puissance à canal N avec un fonctionnement imbriqué qui réduit les besoins liés à la capacité de filtrage du système. Son architecture offre un fonctionnement stable avec des tensions d'alimentation et de sortie variables. Il peut également être configuré en tant que convertisseur SEPIC, fournissant une sortie non inversée pour s'adapter en toute fluidité à diverses sources de puissance et à des conditions changeantes.

Les convertisseurs élévateurs convertissent une tension d'entrée inférieure en tension de sortie supérieure. Ils sont largement utilisés dans les applications industrielles et générales. Les cas d'utilisation courants incluent la prolongation de l'autonomie des batteries, l'optimisation du transfert d'énergie dans les automobiles et la distribution d'une puissance constante pour l'éclairage LED. Ils sont typiquement utilisés dans les applications basse tension.

Le LT8277 est doté d'une interface périphérique série (SPI) qui peut être utilisée pour ajuster la tension de sortie (V_out) par programmation. Cela permet de définir la tension de manière dynamique en fonction des exigences du système ou des conditions externes. Cela offre également une flexibilité de conception précieuse dans diverses applications, en particulier lorsqu'il est nécessaire de réguler la tension avec précision. Le LT8277 peut également fonctionner sans interface SPI, fournissant une tension de sortie fixe de 36 V ou de 60 V.

Le contrôleur d'ADI intègre également la modulation de fréquence à spectre étalé (SSFM) pour réduire les interférences électromagnétiques (EMI) dans les applications où la conformité à des normes strictes constitue une exigence de conception primordiale. La réduction des EMI empêche les interférences avec d'autres composants ou systèmes de communication, et la SSFM peut moduler l'énergie sur une plus grande gamme de fréquences pour réduire les émissions de crête à des fréquences spécifiques.

Autre facteur à noter : la possibilité de connecter en parallèle plusieurs dispositifs LT8277 qui peuvent présenter jusqu'à huit phases imbriquées. En distribuant le courant de charge sur plusieurs canaux, les concepteurs peuvent réduire la contrainte de courant sur n'importe quel dispositif individuel.

Flexible et adaptable

Le LT8277 d'ADI offre une vaste plage de sélections de tension et de fréquences, ce qui permet une personnalisation pour répondre aux exigences de l'application. Les ingénieurs peuvent tirer parti d'une large gamme de niveaux de tension et de puissance avec un minimum de composants externes.

La sortie du dispositif peut être adaptée de 9 à 60 V, via l'interface SPI. Une interface SPI en écriture seule utilise un registre à décalage unique de 12 bits, avec des bits pour définir la tension de sortie, modifier la chute de tension en phase 2 et configurer la broche de sortie de l'horloge.

Les fréquences de fonctionnement peuvent être définies de 100 kHz à 2 MHz, en utilisant une résistance externe ou en effectuant une synchronisation avec une horloge externe pour une temporisation précise par le biais de la broche SYNC.

Grâce à ces commandes, le LT8277 est adaptable pour la conception de nombreuses alimentations, en permettant d'adapter avec précision sa tension en fonction des besoins de n'importe quelle application, et d'ajuster sa fréquence pour garantir des performances optimales et une réduction des EMI.

En tant que contrôleur CC/CC élévateur, un LT8277 contrôle deux étages de puissance qui fonctionnent en étant déphasés à 180° l'un par rapport à l'autre, et jusqu'à quatre dispositifs peuvent fonctionner ensemble pour permettre des configurations à 4 ou 8 phases, chacune des phases fonctionnant en parallèle pour partager la charge et réduire la contrainte sur les composants individuels. L'utilisation de plusieurs dispositifs de puissance peut contribuer à la gestion thermique et réduire les EMI.

Le LT8277 fonctionne de manière imbriquée à 2 phases, réduisant ainsi l'ondulation globale de son entrée et de sa sortie afin d'améliorer le rendement, de réduire la taille des condensateurs d'entrée et de sortie, et de partager la charge de manière uniforme. Cela réduit les pertes au niveau de la batterie lors de la conversion d'élévation, ce qui permet d'avoir une source de tension stable pour les applications telles que les systèmes d'éclairage et d'infodivertissement.

Évaluation du LT8277 pour certaines applications

La carte d'évaluation EVAL-LT8277-AZ d'ADI (Figure 1) fournit une plateforme de développement pour explorer et adapter les applications qui utilisent le contrôleur LT8277. Plusieurs cartes EVAL-LT8277-AZ peuvent être connectées en parallèle pour améliorer la capacité globale d'alimentation d'une conception système.

Figure 1 : Carte d'évaluation d'ADI pour le LT8277. (Source de l'image : Analog Devices, Inc.)

La carte d'évaluation peut être utilisée pour évaluer les capacités du LT8277, notamment pour utiliser l'interface SPI pour la configuration et la commande, pour synchroniser les fréquences dans les systèmes multiphases, pour générer des signaux d'horloge pour le fonctionnement à 4 ou 8 phases, et pour ajuster différents paramètres.

La carte d'évaluation peut être connectée à la carte de démonstration DC2026C Linduino One d'ADI pour utiliser une interface utilisateur graphique intuitive pour la configuration des paramètres du LT8277.

Conclusion

Le LT8277 d'ADI est un contrôleur polyvalent et hautement configurable, avec des capacités SEPIC et d'élévation multiphase qui permettent de développer des applications haute puissance et à vaste plage d'entrée qui nécessitent une commande et une protection précises. Sa prise en charge de la synchronisation de fréquence et de l'imbrication de phases peut réduire l'ondulation d'entrée et de sortie, améliorer le rendement et simplifier la gestion thermique.