Nos últimos anos, a crescente eletrificação das aplicações em todos os setores levou a um aumento do número de componentes eletrónicos e dos recursos de design necessários. Consequentemente, existe uma procura crescente para reduzir o número de condensadores utilizados para diversas finalidades, como por exemplo a estabilização de circuitos eletrónicos. Além disso, para reduzir a complexidade do design dos circuitos de alimentação quando as especificações mudam, são necessários circuitos integrados de potência de alta qualidade que ofereçam uma excelente capacidade de resposta e que sejam capazes de proporcionar um funcionamento estável.
Normalmente, o circuito integrado da fonte de alimentação monitoriza constantemente a tensão de saída para garantir o funcionamento estável da fonte e inclui um circuito de realimentação que ajusta com precisão a tensão de saída, comparando-a com uma tensão de referência interna. Um tempo de resposta mais rápido permite a inversão das variações da tensão de saída causadas pelas flutuações da tensão de entrada e/ou da corrente de carga em menos tempo. Por outro lado, reduzir demasiado o tempo de resposta pode destabilizar o funcionamento do circuito e provocar oscilações na tensão de saída. Uma vez que a velocidade de resposta também é afetada pela capacitância de saída, alcançar o desempenho de resposta desejado tem sido um desafio até à data.
A integração da inovadora tecnologia de resposta de carga de alta velocidade QuiCur™ nos circuitos integrados da fonte de alimentação permite um desempenho ideal sem causar instabilidade nos circuitos de feedback. Isto não só reduz o número de componentes externos e a área de montagem, minimizando a capacitância do condensador de saída necessária para o circuito integrado da fonte de alimentação, como também possibilita o ajuste linear das flutuações de capacitância e tensão de saída (relação proporcional constante negativa), garantindo um funcionamento estável mesmo quando a capacitância aumenta devido a alterações nas especificações. Isto reduz significativamente os recursos necessários para o design do circuito da fonte de alimentação, proporcionando um funcionamento estável com menos componentes externos.
A ROHM está atualmente a trabalhar na comercialização de circuitos integrados de fontes de alimentação equipados com QuiCur™ e planeia enviar amostras de circuitos integrados de conversores DC/DC em abril e de LDOs em julho deste ano.
Tecnologia QuiCur™ em Detalhes: A tecnologia
QuiCur™ resolve dois problemas comuns em circuitos de realimentação de fontes de alimentação convencionais quando se procura o máximo desempenho de resposta: (1) a região inutilizável gerada na gama de frequências abaixo da área instável e (2) variações na frequência de cruzamento por zero (f0) devido à capacitância de saída. Isto é conseguido pela completa separação das funções de processamento de sinal para a velocidade de resposta (sistema de controlo) e estabilidade de tensão (sistema de compensação). O primeiro problema é resolvido com a utilização de um amplificador de erro dedicado que não gera uma região inutilizável no circuito de realimentação.
Para o segundo problema, adoptámos um amplificador de erro dedicado no segundo estágio e introduzimos uma tecnologia que permite o ajuste do factor de amplificação (ganho) pela geração de corrente. Embora a frequência de cruzamento por zero possa variar em função da capacitância de saída ligada, ajustando o fator de amplificação, a frequência de cruzamento por zero pode ser sempre fixada no limite (a linha divisória) entre as regiões de controlo instável e estável. Este sistema, no qual as funções dos dois amplificadores de erro são partilhadas, encontra uma vasta aplicação em circuitos integrados de fontes de alimentação, como por exemplo conversores CC/CC e reguladores de baixa tensão (LDOs) com circuitos de realimentação.
Combinado com a tecnologia de controlo ultraestável Nano Cap™,
o Nano Cap™ proporciona um controlo estável da saída do regulador linear, melhorando a resposta em circuitos analógicos e minimizando os fatores parasitas relacionados com a cablagem e os amplificadores. Isto permite que a capacitância de saída seja reduzida para menos de um décimo em comparação com as soluções convencionais, eliminando a necessidade de um condensador na saída do regulador linear e garantindo um funcionamento estável com apenas um condensador de 100 nF no lado do microcontrolador.
Enquanto o QuiCur™, por si só, pode reduzir a capacitância de saída para a gama de microfarads (µF), a combinação com o Nano Cap™ reduz-na para a gama de nanofarads (nF).
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