ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЙ ЧИПСЕТ ДЛЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ DC/DC КОНВЕРТОРОВ НА БАЗЕ 100-ВОЛЬТОВЫХ МОП-ТРАНЗИСТОРОВ DirectFET™ И МОСТОВОГО КОНТРОЛЛЕРА IR2086S

Корпорация International Rectifier анонсировала новый чипсет для источников питания телекоммуникационного оборудования, питаемых от универсальной телекоммуникационной шины (напряжение от 36 до 75В) или 48В сети постоянного тока. Разработанный для применения в DC/DC конверторах с изолированной или неизолированной структурой новый чипсет повышает технические характеристики как понижающих конверторов мощностью до 220Вт с 48В входом так и источников питания радиоусилителей базовых станций радиорелейных линий.

Новый оптимизированный чипсет, состоящий из силовых МОП-транзисторов DirectFET™ новой серии и новой ИС контроллера IR2086S, разработан для применения в конверторах с двумя основными топологиями, применяемыми в источниках питания сетевого и телекоммуникационного оборудования.

ИС контроллера IR2086S упрощает реализацию изолированных DC/DC конверторов с мостовой топологией первичных цепей. Эта ИС специально оптимизирована для применения в понижающих конверторах напряжения стандартных шин постоянного тока, использующих автогенераторные схемы с фиксированной 50% скважностью ШИМ. Она позволяет на 50% уменьшить площадь печатной платы по сравнению со стандартными промышленными 1/4 Brick конверторами и снизить число компонентов на 60%. Применяемый в схеме IR2086S конденсатор мягкого старта обеспечивает постепенное увеличение скважности до 50% за 2000 циклов переключения для ограничения бросков тока при старте а также обеспечивает одинаковоую ширину импульсов в МОП-транзисторах верхнего и нижнего уровня моста в режиме старта. Другими особенностями ИС являются ограничение выходного тока драйвера на уровне ±1.2 A для ограничения тока в транзисторах и регулируемая пауза на переключение в диапазоне от 50 нс до 200 нс для защиты от сквозных токов, а также программируемая до 500 кГц частота переключения.

В чипсет также входят 4 новых МОП-транзистора DirectFET MOSFETs , 100-вольтовые IRF6644 и IRF6655 и 40-вольтовые IRF6613 и IRF6614. Объединение в них новейшей trench технологии производства кристалла и технологии корпусирования DirectFET обеспечивает существенное улучшение основных характеристик транзисторов, таких как сопротивление канала в открытом состоянии и заряд затвора.

Усилительный каскад типовой базовой станции к примеру должен питаться от стабилизированной шины постоянного тока с напряжением 28В, в то время как входное напряжение питания изменяется в широких пределах от 36 до 75В. Новые транзисторы DirectFET MOSFET и ИС контроллера обеспечивают реализацию высокоэффективного (кпд 92.5% при полной нагрузке, выходном напряжении 28В и мощности 250Вт) конвертора с двухступенчатым преобразованием. В первой ступени применяются транзисторы IRF6655 и IRF6644 и неизолированная топология конвертора для получения регулируемого промежуточного напряжения. Она следует следующая за простым мостовым конвертором с постоянной скважностью переключения в первичной цепи, где применяются IR2086S и IRF6614 в первичной цепи и IRF6644 во вторичной цепи для самоуправляемого синхронного выпрямления. Такой подход устраняет сложную схему управления выходным каскадом, которая необходима в случае одноступенчатого преобразования. Присущая конвертору шины скважность 50% позволяет применять 100-вольтовые МОП-транзисторы во вторичной цепи вместо 150- или 200-вольтовых, что обеспечивает рост кпд до 2%.

Новый 100-вольтовый транзистор IRF 6644 может также обеспечить достижение кпд до 95.7% при полной нагрузке в конверторе шины 48В мощностью 220Вт (выходное напряжение 8В и ток 27.5 A ), широко применяемом в сетевом оборудовании и high - end компьютерах. По сравнению со схожими устройствами где применяются 100-вольтовые МОП-трпнзисторы в корпусе SO-8 это дает возможность поднять кпд на 1% и на 40° C понизить температуру транзистора. Такое значительное снижение температуры корпуса устраняет необходимость применения нескольких параллельно соединенных транзисторов для повышения тока. IRF6644 обеспечивает повышение на 46% выходной мощности и гораздо лучший баланс между температурами входных и выходных цепей конвертора. По сравнению с конкурентными приборами с равноценным зарядом затвора IRF6644 имеет на 48% меньшее сопротивление канала.

По комплексному критерию оценки качества, учитывающему как сопротивление канала в открытом состоянии так и заряд затвора IRF6644 имеет приемущество до 45% по сравнению с конкурирующими приборами и заменяет два параллельно соединенных конкурентных транзистора с минимальным зарядом затвора и эквивалентным сопротивлением канала. В зависимости от величины выходного напряжения в схеме синхронного выпрямления выходных каскадов можно применять 40-вольтовый транзистор IRF6613 вместо 30-вольтовых. При этом кпд снижается всего на 1% но повышается запас по напряжению сток-исток более чем на 30%. 100-вольтовые транзисторы IRF6644, IRF6655 нормированы на максимальное сопротивление канала 13 и 60 мОм соответственно. Типовой заряд затвора и заряд затвор-сток этих транзисторов составляют 33нК, 11нК и 8нК, 2.9нК соответственно. 40-вольтовые IRF 6613, IRF 6614 нормированы на максимальное сопротивление канала 3.4мОм и 8.2мОм, а их заряды затвора и заряды затвор/сток на величины 42нК, 12.8нК и 16нК, 5нК соответственно.

Транзисторы IRF6614, IRF6613 выпускаются в корпусе DirectFET среднего типоразмера, транзисторы IRF6655, IRF6614 – в корпусе DirectFET наименьшего типоразмера. ИС IR2086S выпускается в корпусе SO-16.

Control IC
Part Number	Package	Voltage Rating	Description
IR2086S	SO-16	100V	Primary-side full bridge control IC, fixed 50% duty cycle, self-oscillating