وبلاگ شرکت در مورد کنترلر دیجیتال یکپارچه INFINEON XDPP1140-100B XDP™ برای تبدیل DC-DC با پشتیبانی PWM و LLC

شرکت Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd. اینفینیون را تامین می کندXDPP1140-100BXDPTM کنترلگر دیجیتال یکپارچه، یک راه حل تبدیل DC-DC با عملکرد بالا سازگار با توپولوژی های PWM و LLC.

در کاربردهای تبدیل DC-DC متوسط به قدرت بالا مانند مراکز داده، سرورها، تجهیزات مخابراتی و منابع برق صنعتی، بهره وری، ثبات،انعطاف پذیری و کوچک سازی سیستم تغذیه به طور مستقیم عملکرد کلی تجهیزات را تعیین می کنداينفينيونXDPP1140-100B، بخشی از سری XDP TM کنترل کننده های قدرت دیجیتال یکپارچه، یک تراشه کنترل بسیار یکپارچه و قابل برنامه ریزی است که به طور خاص برای تبدیل DC-DC متوسط به قدرت بالا بهینه شده است.مزیت اصلی آن در پشتیبانی بومی از هر دو توپولوژی کنترل رزونانس PWM و LLC است، که ثبات منابع برق سوئیچینگ سنتی را با کارایی بالا منابع برق رزونانس ترکیب می کند.با معماری بسیار یکپارچه و قابلیت های کنترل دیجیتال با دقت بالا، آن را به راه حل اصلی برای نسل بعدی از چگالی بالا، طراحی های منبع برق با کارایی بالا تبدیل شده است.

I. معماری هسته ای و ادغام سخت افزارXDPP1140-100B

XDPP1140-100B از معماری قدرت دیجیتالی XDPTM اختصاصی Infineon استفاده می کند، که درجه بالایی از ادغام بین هسته کنترل، فرنت اِند آنالوگ،واحد سنجش و رابط های ارتباطیاین تراشه دارای یک پردازنده 32 بیتی 100MHz Arm Cortex-M0 است.با یک حلقه کنترل دیجیتال ماشین با تاخیر پایین اختصاص داده شدهاین امر آن را از راه حل های قدرت MCU عمومی متمایز می کند، که پاسخ سریع به الگوریتم های کنترل قدرت را در سطح سخت افزار امکان پذیر می کند.کاهش قابل توجهی از تاخیر کنترل و افزایش قابلیت های انطباق با بار پویا.

از نظر پیکربندی سخت افزار،XDPP1140-100Bاین تراشه یک فرنت اِند آنالوگ با کارایی بالا (AFE) ، چندین واحد نمونه گیری ADC با دقت بالا و یک ژنراتور DPWM با وضوح بالا را در خود جای داده است.امکان کنترل زمان سوئیچینگ بسیار دقیق را فراهم می کندتراشه از یک بسته فوق کمپیکت 24 پین VQFN 4×4 میلیمتر استفاده می کندکه اثرات PCB را به حداقل می رساند و طراحی های فشرده منبع برق را تسهیل می کند در حالی که عملکرد حرارتی عالی را تضمین می کندبا طیف دمای عملیاتی از -40°C تا +125°C، مناسب محیط های صنعتی و مرکز داده است.

علاوه بر این،XDPP1140-100Bاین تراشه 6 خروجی PWM و 11 رابط GPIO را به همراه پورت های ارتباطی اختصاصی I2C و PMBus® ادغام می کند. از پیکربندی سفارشی نرم افزار و نظارت بر سیستم در زمان واقعی پشتیبانی می کند.و امکان تنظیم سریع پارامتر و تکرار الگوریتم را از طریق نرم افزار گرافیکی XDPTM Designer فراهم می کنداین امر نیاز به اصلاحات قابل توجهی در مدار سخت افزاری را از بین می برد و چرخه تحقیق و توسعه برای محصولات منبع برق را به طور قابل توجهی کوتاه می کند.

II.XDPP1140-100Bقابلیت های کنترل هسته ای دوتوپولوژی: پوشش جامع PWM و LLC

برجسته ترین ویژگی XDPP1140-100B پشتیبانی بومی آن برای هر دو توپولوژی PWM hard-switching و LLC است.می تواند به طور انعطاف پذیر با انواع معماری های منبع برق جدا شده و غیر جدا شده سازگار شود، پاسخگویی به الزامات برای عملکرد کارآمد در سطوح مختلف قدرت و سناریوهای بار، در نتیجه رسیدگی به نقاط درد مرتبط با کنترل کننده های سنتی،مانند سازگاری محدود توپولوژی و سازگاری ضعیف.

1حالت کنترل PWM: مناسب برای طیف گسترده ای از بار و برنامه های کاربردی با ثبات بالا

در حالت PWM (Pulse Width Modulation) ،XDPP1140-100Bاین تراشه از حداکثر سرعت سوئیچ فرکانس بالا 2 مگاهرتز پشتیبانی می کند که باعث می شود ولتاژ خروجی و جریان ثابت از طریق تنظیم دقیق چرخه کار سوئیچ شود.این حالت با توپولوژی های سنتی سخت مانند نیمه پل سازگار است.با استفاده از یک حلقه کنترل سریع مبتنی بر ماشین حالت و الگوریتم های کنترل feedforward، قابلیت پاسخ انتقالی بار استثنایی را ارائه می دهد،کاهش سریع نوسانات ولتاژ ناشی از تغییرات ناگهانی بار برای اطمینان از خروجی برق پایدارهمچنین از حالت انطباق بار نور PFM (Pulse-Frequency Modulation) پشتیبانی می کند که به طور خودکار منطق عملیاتی را در شرایط بار کم تغییر می دهد. این به طور موثر از دست دادن بار نور را کاهش می دهد.مسئله بهره وری پایین در منابع برق سنتی PWM تحت بار سبک را حل می کند، و عملکرد را در کل محدوده بار بهینه می کند.

2. LLC حالت کنترل رزونانت: تمرکز بر روی تبدیل با کارایی بالا برای برنامه های کاربردی متوسط به قدرت بالا

برای کاربردهای تغذیه با کارایی بالا در محدوده قدرت متوسط تا بالا،XDPP1140-100Bبه طور بومی از کنترل توپولوژی رزونانت LLC پشتیبانی می کند. از ویژگی های سوئیچ نرم رزونانت توپولوژی LLC استفاده می کند،این امکان را برای سوئیچ ولتاژ صفر (ZVS) و سوئیچ جریان صفر (ZCS) ترانزیستورهای سوئیچ فراهم می کند.از طریق منطق تعدیل فرکانس دقیق، این کنترل کننده به طور پویا به تغییرات ولتاژ ورودی و بار سازگار می شود،حفظ حالت عملکرد بهینه مدار رزونانس در طولاین به طور موثر باعث افزایش کارایی تبدیل قدرت در شرایط بار متوسط تا بالا می شود و سیستم حداکثر کارایی تبدیل بیش از 95٪ را به دست می آورد.تراشه امکان ارتباط هماهنگ و تنظیم بین مدار PFC و LLC را فراهم می کند، اطمینان از حالت عملیاتی مطلوب کل سیستم تغذیه AC-DC + DC-DC و افزایش قابلیت اطمینان کلی سیستم.

III. عملکرد اصلی و مزایای فنیXDPP1140-100B

1کنترل دیجیتال با دقت بالا

درXDPP1140-100Bیکپارچه سازی چندین ADC نمونه گیری ولتاژ و جریان با دقت بالا، همراه با خروجی DPWM با وضوح بالا، کنترل دقیق پارامترهای خروجی را در سطح میکروانی امکان پذیر می کند.این به طور موثر کاهش می دهد منبع برق خروجی موج و سر و صدادر مقایسه با کنترلرهای آنالوگ،معماری دیجیتال اجازه می دهد تا بهینه سازی انعطاف پذیر الگوریتم های کنترل از طریق نرم افزار ثابت، پشتیبانی از ویژگی های پیشرفته ای مانند سرکوب بیش از حد و تنظیم افزایش پویا برای انطباق با شرایط پیچیده بار.

2یکپارچگی بالا برای کاهش هزینه ها و کارایی

درXDPP1140-100Bیکپارچه سازی کنترل قدرت، نمونه گیری، ارتباطات و عملکردهای حفاظت، از بین بردن نیاز به اجزای خارجی مانند تقویت کننده های عملیاتی، ژنراتورهای PWM و تراشه های تشخیص.این به طور قابل توجهی طرح PCB را ساده می کند، هزینه های مواد را کاهش می دهد و نرخ شکست جوش را کاهش می دهد. در همین حال بسته فوق کمپیکت به طور موثر اندازه کلی واحد تغذیه را کاهش می دهد.تسهیل ارتقاء تراکم بالا و کوچک سازی تجهیزات تامین برق.

3انعطاف پذیری قابل برنامه ریزی

بر اساس هسته Cortex-M0 و پروتکل ارتباطات جهانی PMBus®،XDPP1140-100Bپشتیبانی از برنامه نویسی نرم افزار سفارشی، به کاربران اجازه می دهد تا استراتژی های کنترل، آستانه های حفاظت و منطق تغییر حالت عملیاتی را به نیازهای خاص محصول اختصاص دهند.هنگامی که با هیئت ارزیابی اختصاصی و ابزار عیب یابی GUI XDPTM Designer استفاده می شود، امکان پیکربندی سریع پارامترها، عیب یابی آنلاین و ارتقاء نرم افزار را فراهم می کند و از توسعه محصولات منبع برق در چندین دسته و مشخصات پشتیبانی می کند.و به طور قابل توجهی افزایش تنوع طراحی.

4مکانیزم های جامع حفاظت از سیستم

درXDPP1140-100Bشامل چندین عملکرد حفاظت هوشمند است که شامل حفاظت های استاندارد مانند ولتاژ بالا، ولتاژ پایین، جریان بالا و درجه حرارت بالا است.در حالی که همچنین شامل نظارت بر ناهنجاری بار و خود تشخیص ناهنجاری حلقه استدر صورت نقص سیستم برق، کنترل کننده به سرعت پاسخ می دهد تا اقدامات محافظتی مانند خاموش کردن، محدود کردن جریان و آلارم را اجرا کند، بنابراین از آسیب به دستگاه های قدرت جلوگیری می کند.این امر به طور قابل توجهی ثبات عملیاتی و عمر سیستم برق را افزایش می دهد، که آن را برای مراکز داده بدون سرنشین، تجهیزات صنعتی و سناریوهای مشابه مناسب می کند.

IV. سناریوهای کاربردی معمولی برایXDPP1140-100B

استفاده از سازگاری آن با هر دو توپولوژی PWM و LLC، همراه با یکپارچه سازی و قابلیت اطمینان بالا،XDPP1140-100Bبه طور گسترده ای در کاربردهای مختلف تبدیل DC-DC از قدرت متوسط به قدرت بالا استفاده می شود. زمینه های کاربرد اصلی عبارتند از: منابع برق مرکز داده و سرورها، سیستم های برق ایستگاه های پایه ارتباطات 5G،منبع برق جدا شده کنترل صنعتی، آداپتورهای برق مصرفی با قدرت بالا و منابع انرژی ذخیره سازی توزیع شده.چه برای کاربردهای بار معمولی که نیاز به ثبات بالا دارند و چه برای کاربردهای منبع برق رزونانس متوسط تا بالا که نیاز به بهره وری انرژی نهایی دارند، این کنترل کننده یک راه حل کنترل دیجیتال بهینه را ارائه می دهد.

V. خلاصه ازXDPP1140-100B

اينفينيونXDPP1140-100BXDPTM کنترلگر دیجیتال یکپارچه از طریق محدودیت های توپولوژی های کنترلگر قدرت سنتی، که اغلب برای یک برنامه کاربردی مناسب است، شکسته می شود.استفاده از چهار مزیت اصلی ◄ سازگاری دو حالت PWM+LLCیک معماری سخت افزاری بسیار یکپارچه، کنترل دیجیتال با دقت بالا و گسترش قابل برنامه ریزی انعطاف پذیرانعطاف پذیری و کوچک سازیبه عنوان یک محصول پرچمدار در خانواده Infineon XDPTM، این تراشه به طور قابل توجهی آستانه طراحی برای منابع انرژی دیجیتال متوسط تا بالا را کاهش می دهد.ارائه پشتیبانی قابل اعتماد از اجزای اصلی برای محلی سازی، کوچک سازی و تکامل کارایی بالا از منابع برق پیشرفته.