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Ericsson introduit le régulateur DC-DC 3E* BMR461, qui est le premier module de point de charge (POL) numérique 12 A de 12 x 12 x 8 mm à combiner une boucle à compensation dynamique, une technologie à faible courant de polarisation, des algorithmes avancés d’optimisation énergétique, et une empreinte de type LGA (land-grid-array) garantissant une excellente performance thermique, mécanique et électrique.

La compensation dynamique de la boucle de régulation

Le BMR461 utilise une boucle de commande à compensation dynamique fondée sur une représentation dans l’espace d’état (commande « prédictive par modèle »), qui atteint la stabilité et une performance dynamique optimum sans l’aide de composants externes. Il exécute une routine de compensation automatique basée sur des paramètres mesurés, qui permettent de construire un modèle mathématique interne dynamique de l’alimentation et des composants externes tels que les filtres et résistances parasites.

« En intégrant le circuit de compensation dynamique, le BMR461 supprime les réseaux RC externes habituellement nécessaires pour ajuster les paramètres de compensation de la boucle de commande, » explique Patrick Le Fèvre, Directeur Marketing et Communication d’Ericsson Power Modules. « Sachant que certaines cartes utilisent jusqu’à 30 régulateurs POL 12 A, voire plus, cela simplifie considérablement la conception et la maintenance des alimentations. De plus, si l’on songe à la surface de carte et au temps nécessaires avec les technologies conventionnelles pour tester et vérifier la stabilité de boucle de chaque module, on voit que le BMR461 ne se contente pas d’améliorer la fiabilité, il apporte aussi des économies substantielles de coût et de temps. »

Utilisant un modèle mathématique représenté dans l’espace d’état au lieu d’une régulation PID (proportionnel-intégral-dérivé) traditionnelle, le BMR461 met en œuvre un placement de pôles en boucle fermée et un modèle basé sur la fréquence de résonance du filtre de sortie, ce qui réduit le nombre des condensateurs de sortie nécessaires pour assurer le filtrage et la stabilité. Cette technologie convient particulièrement aux applications de FPGA et de processeurs utilisant habituellement des condensateurs de découplage de faible ESR.

La compensation dynamique de boucle du BMR461 est ajustable dans la grande majorité des applications via des commandes PMBus. Par exemple, aux basses tensions de sortie, les concepteurs d’alimentations de cartes peuvent régler la compensation de leur boucle pour améliorer le temps de recouvrement à l’enlèvement de la charge, en activant le rapport cyclique négatif via la commande PMbus LOOP_CONFIG. De nombreux autres paramètres peuvent être ajustés et surveillés très simplement sans modification hardware.

L’optimisation du rendement

Le BMR461 comporte plusieurs algorithmes qui optimisent le rendement dans une large plage de fonctionnement. Par rapport à la technologie conventionnelle implémentée actuellement dans les régulateurs POL analogiques et hybrides, la combinaison de ses algorithmes d’optimisation et d’une basse polarisation demande un courant jusqu’à cinq fois plus faible, ce qui contribue à améliorer davantage encore le rendement global.

Le BMR461 est particulièrement brillant parmi les modules de moins de 1 V, où il gagne jusqu’à dix points de rendement par rapport à la moyenne, sur la majeure partie du marché. Par exemple, à partir d’un bus intermédiaire de 5 V, le BMR4613001 qui est conçu pour les applications de 0,6 V atteint un rendement de 85,7% à pleine charge, là où les unités conventionnelles sans technologie à faible courant de polarisation affichent typiquement un rendement de 75%. Avec un bus intermédiaire de 12 V et une sortie de 5 V à 80% de charge, le BMR461 atteint 96% de rendement.

84 commandes PMBus

Conçu pour de hautes performances, le BMR461 reconnaît 84 commandes PMBus et inclut une mémoire non-volatile où les concepteurs d’alimentation de cartes peuvent stocker leurs propres fichiers de configuration. La synchronisation est également facilitée grâce à la détection automatique de broche, sans nécessiter de reconfiguration. Dans les systèmes utilisant de multiples BMR461, l’étalement de phase via la commande PMBus INTERLEAVE permet de réduire les interférences électromagnétiques et le filtrage d’entrée.

Le BMR461 fonctionne dans une large plage de tension d’entrée de 4,5 V à 14 V, ce qui l’adapte à la plupart des tensions de bus rencontrées dans les architectures à bus intermédiaire, comme 5 V, 8 V et 12 V, et réduit le nombre de références en stock. La tension de sortie est ajustable de 0,6 V à 5 V en posant une résistance de strap ou via la commande PMBus VOUT_COMMAND.

Le BMR461 apporte aussi : un démarrage et un arrêt pré-polarisés ; un démarrage monotone et un démarrage programmable ; l’arrêt en cas de sous-tension ; une protection contre les dépassements en température et une broche Power Good ; une protection contre les courts-circuits en sortie et contre les surtensions ; la télécommande et télémesure différentielle ; le réglage de la tension par un strap sur une broche ou via le PMBus ; et un jeu avancé de configurations via le logiciel DC/DC Digital Power Designer d’Ericsson.

Une empreinte fiable

Sous la forme d’une matrice Land Grid Array (LGA) de 32 plots de soudure, l’empreinte du BMR461 a été développée pour répondre aux contraintes de fabrication des OEM en termes de pick-and-place, de soudabilité et de coplanarité, aux futures évolutions des dispositifs de puissance d’empreinte 12 x 12, et à d’éventuelles fonctions nécessitant des plots d’interface supplémentaires. La technologie LGA garantit une masse égale de soudure à chaque plot, conduisant à une excellente coplanarité. De plus, pour réduire les pertes, chaque sortie est connectée à six plots et l’entrée utilise quatre plots.

Le BMR461 mesure 12,2 x 12,2 mm avec une hauteur maximum de 8 mm (0,48 x 0,48 x 0,315 pouces) ce qui permet de l’utiliser dans les applications à faible espacement entre cartes, comme les cartes contrôleur radio. Grâce au faible courant de polarisation, aux technologies avancées de matériaux silicium et magnétiques et aux capacités avancées de fabrication d’Ericsson, le MTBF du BMR461 est de 11 millions d’heures.

La carte de développement ROA17003 est proposée pour assister les concepteurs système. Elle offre la possibilité de se connecter à d’autres cartes de développement 3E d’Ericsson équipées de convertisseurs de bus avancés et de convertisseurs POL 3E à contrôle numérique, pour créer une solution complète avant l’implémentation dans l’application finale.

* 3E (Enhanced Performance, Energy Management, and End-user Value) : amélioration de performance, gestion d’énergie et valeur pour l’utilisateur.

http://www.ericsson.com/powermodules