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Il est possible de produire un régulateur extrêmement efficace à partir de composants discrets hautes performances, mais les coûts et l’encombrement d’une telle solution rendent cette approche prohibitive. Les régulateurs abaisseurs à haut rendement LT8612/LT8613 intègrent tous les composants nécessaires dans un unique circuit intégré, réduisant de manière significative la taille du convertisseur DC/DC, même pour des rapports de conversion élevés. Ces dispositifs peuvent aussi être branchés en parallèle pour augmenter la capacité en termes de courant de sortie et répartir la charge et la chaleur.

D’autres caractéristiques recherchées de ces régulateurs sont le courant de repos ultra-faible qui permet de maximiser la durée de vie de la batterie, et une fréquence de commutation élevée pour minimiser la taille de la solution et éviter les bandes de fréquences sensibles au bruit.

Des régulateurs 42V, 6A hautement efficaces dans des boîtiers de 3mm × 6mm

Les LT8612/LT8613 sont des régulateurs abaisseurs 42V, 6A monolithiques. La faible dissipation de puissance des commutateurs intégrés à haut rendement permet à ces commutateurs, à la diode élévatrice, à la compensation interne et toute la circuiterie nécessaire d’être encapsulée dans un minuscule boîtier QFN de 3mm × 6mm sans échauffement excessif. La figure 1 montre un convertisseur 5V/30W LT8612 type ; son rendement et ses pertes de puissance sont exposés dans la figure 2. Même avec une tension d’entrée de 24V, le LT8612 peut produire une sortie de 30W avec une augmentation de la température inférieure à 50°C. De l’autre côté du spectre de charges, le LT8612/LT8613 utilise un fonctionnement en mode rafale (Burst Mode®) à faible ondulation pour améliorer le rendement dans les situations où la charge est ultra-faible.

Les durées de conduction minimum du LT8612/LT8613 atteignent 40ns, conduisant à des taux VIN/VOUT élevés même à des fréquences de commutation élevées. Des fréquences de commutation élevées, atteignant 2,2MHz, permettent de minimiser la taille et la valeur de l’inductance de puissance et du condensateur de sortie. De plus, l’inductance peut être dimensionnée sans problème en fonction de ce que la charge en sortie impose (il n’est pas nécessaire d’utiliser une inductance plus grande pour se donner une marge de conception) ; cela provient de l’architecture en mode courant de crête à haute vitesse des dispositifs et de la conception robuste du commutateur.

Une conception polyphasée pour augmenter la capacité en courant de sortie

Des charges de plus de 6A sont assez fréquentes dans les applications automobiles et industrielles. Pour ces conditions de courants relativement élevés, une conception polyphasée peut améliorer les capacités en sortie des régulateurs LT8612/LT8613. Le LT8613 a un amplificateur de mesure de courant rail-à-rail intégré avec broches de surveillance et de commande, permettant une régulation précise du courant moyen d’entrée ou de sortie. Cette boucle de courant module la limite de courant du commutateur interne de telle manière que la tension entre les broches ISP/ISN n’excède pas la tension réglée par la broche ICTRL. Une autre broche IMON est utilisée pour surveiller le courant moyen, qui est mesuré par l’intermédiaire des broches ISP/ISN. Cette fonctionnalité de contrôle du courant permet une répartition précise du courant entre plusieurs LT8613 sans circuiterie de commande supplémentaire.

La figure 3 montre trois LT8613 branchés en parallèle pour obtenir jusqu’à 16A en sortie. Le LT8613 du haut est le régulateur maître avec sa tension de sortie réglée à 4V, alors que les deux autres LT8613 sont des régulateurs esclaves avec leurs tensions de sortie réglées à une valeur légèrement supérieure à 4V.

Pour pouvoir répartir le courant entre les trois régulateurs LT8613, la broche IMON du LT8613 maître est connectée aux broches ICTRL des LT8613 esclaves. Les trois régulateurs LT8613 sont synchronisés par les signaux d’horloge 700kHz triphasés (décalage de phase de 120°) générés par l’oscillateur LTC6909. La figure 4 montre une image thermique de cette conception de LT8613 triphasée. La similarité en termes de température des LT8613 indique une répartition égale du courant entre les trois phases. Le rendement de cette conception est donné dans la figure 5.

S’il est souhaitable de pondérer la répartition du courant entre les phases, c’est-à-dire de déséquilibrer la répartition du courant, il suffit simplement de régler les valeurs des résistances de mesure entre les broches ISP et ISN.

Conclusion

Les LT8612 et LT8613 sont des régulateurs abaisseurs monolithiques entièrement intégrés à haute densité de puissance qui répondent aux exigences strictes des secteurs de l’automobile et de l’industrie. Ils peuvent être facilement branchés en parallèle pour des applications efficaces à fort courant et des solutions compactes à faible encombrement.

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