ROHM ha creato QuiCur, una nuova tecnologia per alimentatori che migliora le caratteristiche di risposta ai transitori di carico (performance di risposta che verte su velocità di risposta e stabilità di tensione dello stadio seguente) dei circuiti integrati per convertitori DC/DC (regolatori switching) e LDO (regolatori lineari).
Negli ultimi anni la costante elettrificazione delle applicazioni in qualsiasi area ha incrementato sia il numero di componenti elettronici che le necessarie risorse di progettazione.
In questo quadro si registra la crescente esigenza di ridurre il numero di condensatori utilizzati a vario titolo, per esempio per la stabilizzazione dei circuiti elettronici.
Peraltro, per semplificare la progettazione dei circuiti di potenza quando si modificano le specifiche, sono necessari circuiti integrati di potenza di alta qualità, dall’eccellente performance di risposta, e la capacità di assicurare un funzionamento stabile.
Generalmente il circuito integrato di potenza monitora costantemente la tensione di uscita per garantire una stabile funzionalità di alimentazione e include un circuito di retroazione che modula precisamente la tensione di uscita confrontandola con una tensione di riferimento interna.
Assicurare una risposta più veloce consente di annullare le variazioni della tensione di uscita causate dalle fluttuazioni della tensione di ingresso e/o dalla corrente di carico in un periodo più breve.
D’altra parte, l’eccessiva diminuzione del tempo di risposta può causare instabilità al funzionamento del circuito e oscillazioni della tensione di uscita, inoltre siccome la velocità di risposta è condizionata anche dalla capacità elettrica di uscita, finora è stato difficile ottenere la performance di risposta desiderata.
L’integrazione della tecnologia QuiCur con risposta del carico ad alta velocità nei circuiti integrati di potenza, di recente sviluppo, consente di ottenere la performance ideale senza causare instabilità ai circuiti di retroazione.
Non solo è possibile ridurre il numero di componenti esterni e l’area di montaggio portando al minimo la capacità elettrica del condensatore di uscita richiesta dal circuito integrato di potenza, ma si consente anche la regolazione lineare delle fluttuazioni della capacità elettrica e della tensione di uscita (costante negativa di proporzionalità), garantendo uno stabile funzionamento anche quando la capacità elettrica aumenta per modifiche alle specifiche.
Ciò contribuisce ad una significativa riduzione delle risorse di progettazione dedicate al circuito di alimentazione, assicurando un funzionamento stabile con un minor numero di componenti esterni.
Attualmente ROHM si sta occupando della commercializzazione dei circuiti integrati di potenza dotati di QuiCur.
La tecnologia QuiCur in dettaglio
QuiCur risolve i due problemi che affliggono i circuiti di retroazione configurati nei circuiti integrati di potenza convenzionali, quando si persegue la massima performance di risposta, vale a dire: (1) l’area priva di segnale utile generata nell’intervallo di frequenza inferiore all’area di instabilità; e (2) le variazioni della frequenza zero crossing (f0) imputabili alla capacità elettrica di uscita, separando completamente i ruoli dell’elaborazione di segnale per la velocità di risposta (sistema di controllo) e della stabilità di tensione (sistema di compensazione).
Il primo problema è stato risolto utilizzando un amplificatore d’errore dedicato che non genera un’area priva di segnale utile nel circuito di retroazione. Per il secondo problema abbiamo adottato un amplificatore d’errore dedicato al secondo stadio e introdotto una tecnologia che permette che il fattore di amplificazione (guadagno) sia regolato dal pilotaggio di corrente.
Sebbene la frequenza zero crossing possa variare in funzione della capacità elettrica di uscita connessa, regolando il fattore di amplificazione la frequenza zero crossing può essere sempre impostata al limite (sulla linea limite) fra le aree a controllo instabile e stabile.
Tale sistema, nel quale i ruoli dei due amplificatori di errore sono condivisi, è ampiamente applicabile ai circuiti integrati di potenza come quelli dei convertitori DC/DC e dei LDO che integrano circuiti di retroazione.
L’abbinamento all’ultra-stabile tecnologia di controllo Nano Cap
Nano Cap assicura lo stabile controllo all’uscita dei regolatori lineari, migliorando la risposta dei circuiti analogici e riducendo contemporaneamente al minimo i parametri parassiti indotti da cablaggio e amplificatori.
Ciò consente la riduzione della capacità elettrica di uscita a meno di 1/10 rispetto a quella delle soluzioni convenzionali, eliminando la necessità di un condensatore all’uscita del regolatore lineare e assicurando uno stabile funzionamento con appena un condensatore da 100nF sul lato del microcontroller.
Sebbene la sola tecnologia QuiCur possa ridurre la capacità elettrica di uscita nell’ordine dei µF, se abbinata a Nano Cap si può scendere ulteriormente nell’ordine dei nF.
