תמרה שמיט, Intersil
הפתרונות לניהול הספקים המקובלים כיום, מספקים הספק מוגבר, נצילות רבה יותר, יכולת תכנות ואינטגרציה גבוהה יותר. בה בעת, אנו דורשים מהם להגיע במארזים קטנים יותר ולספק יכולות ניהול הספקים מתוחכמות יותר עבור יישומים חדשים שעבורם הם נדרשים.
החידושים בניהול הספקים – כגון דרישות הספק נמוכות באופן קיצוני ומעגלים משולבים קטנים יותר בהרבה – לא תפסו את מקומם בין לילה. לדוגמה, רק לפני שנים ספורות בלבד, מייצבים ליניאריים היו הבחירה של אנשי תכנון רבים ברמת המעגל, מפני שהיו פשוטים לשימוש ולצורך תכנונם נדרשה מעט מאוד מומחיות בתכנון הספקים, אם בכלל. פשטות זו, בהיותה משולבת בפתרונות ליניאריים בעלות נמוכה, הפכה את המייצבים הליניאריים למייצבי המתח הנבחרים, בזמן שמייצבים ממותגים הועברו לעומסי מוצא גבוהים יותר, שדורשים נצילות גבוהה יותר.
כיום קיימים אינספור גורמים שהופכים את המייצבים הממותגים לשכיחים יותר בשימוש ולמתאימים יותר עבור רבים מבין היישומים המתפתחים. ראשית, פיזור הספק טוב יותר מוביל לביטול הצורך במארזי הספק מיוחדים ובגופי קירור, ובכך מפחית את המורכבות והעלות הכוללות. שנית, ניהול תקציב ההספקים הפך להיות היבט חשוב מאין כמוהו עבור אנשי תכנון מערכות, וכתוצאה, הפכה הנצילות להיות הגורם העיקרי בעת בחירת פתרונות אופטימליים. ניהול הספקים הוא התחום שבו מצטיינים המייצבים הממותגים, במיוחד כאשר יש צורך לדחוף עומסים גבוהים. שלישית, עלות המייצבים הממותגים ירדה במהלך השנים האחרונות, ככל ששיפורים מהירים בטכנולוגיות התהליכים אפשרו אינטגרציה גבוהה יותר והניבו גודלי שבב קטנים יותר.
רבים מבין המייצבים הממותגים הקיימים כיום כוללים בקרי PWM, מעגלי דחיפה בטרנזיסטורי FET וטרנזיסטורי FET להספק, שמשולבים כולם במארז יחיד. וזה מהווה את הגורם הרביעי, האינטגרציה הגבוהה שמאפשרת גידול עצום בתדרי המיתוג, אשר בהמשך מוביל לצמצום חיובי ביותר במידות הגודל של המשרנים והקבלים החיצוניים. התוצאה הסופית היא עיקבת מעגל קטנה יותר.
גורם חמישי: הגידול שחל בגורם “קלות השימוש”. עם מייצבים בעלי פיצוי פנימי, המתכנן אינו נדרש עוד לבצע חישובים מורכבים ומתישים על מנת לקבוע מהם הרכיבים החיצוניים האופטימליים, במטרה להגיע לחוג בקרה יעיל ויציב. כיום המתכנן יכול פשוט לבחור מתוך טבלה המבוססת על קבוצה של פרמטרים, בקבלים שבכניסה ובמוצא ובמשרני המוצא. עם פשטות כזו במימוש מייצבים ממותגים, יכול כל איש תכנון רגיל להפיק תועלת מרמות הנצילות הגבוהות שאפשר להשיג עם מייצבים ממותגים, כדי להקטין למינימום את פיזור החום ולהפיק את המרב מתקציבי הספקים. ככל שפיזור החום יהיה טוב יותר, הנצילות תהיה גבוהה יותר, העלות תהיה מופחתת, האינטגרציה גבוהה יותר, תדירות המיתוג גבוהה יותר וכתוצאה מכך, עיקבת המעגל קטנה יותר, כל אלו בצד קלות השימוש, הפכו את המייצבים הממותגים לחלופה מושכת במיוחד של המייצבים הליניאריים. אמנם נותרו עוד כמה מקרים שבהם מייצבים ליניאריים עודם הבחירה האופטימלית, אך מייצבים ממותגים נחשבים כיום לפתרון המועדף בקרב מתכנני מערכות.
התפתחות נוספת בייצוב מתח היא האימוץ של פתרונות עם מתח כניסה (Vin) רחב ועם יציאות מרובות ועם תכונות שניתנות לתכנות בקלות. יותר ויותר מערכות כיום, דורשות קווי אספקת מתח רבים כדי לתמוך במבחר של מוליכים למחצה שנמצאים על המעגל המודפס. לדוגמה, בלוקי זיכרון פועלים במתחים נמוכים במיוחד על מנת להקטין את צריכת ההספק למינימום. מאידך, מעגלי דחיפת תצוגות, חייבים להשתמש במתחים גבוהים יותר. פתרונות של ריבוי מתחי מוצא הופיעו, כדי לענות על הדרישה הזו. מוצרים כגון ISL6442 כוללים שני בקרי PWM ובקר ליניארי במארז אחד עם טווח מתח כניסה Vin רחב של 4.5 וולט עד 24 וולט. תדירות המיתוג ניתנת לתכנות בין 600 קילוהרץ ל-2.5 מגהרץ, על מנת לאפשר שימוש במשרני מוצא קטנים יותר ובתדירות מיתוג גבוהה יותר, כאשר כל שלושת המוצאים ניתנים לתכנות. תכונות אחרת שמשולבות כוללות עליית מתח רכה, ניטור מתחים, הפעלת מתחים ברצף, מעקב מתחים ויציאת PGOOD. האינטגרציה מאפשרת למתכנן לחסוך במקום על המעגל המודפס, בזמן שתחום מתח הכניסה Vin הרחב מאפשר את השימוש בתכנונים בסגנון “גזור והדבק” על פני ריבוי יישומים ופלטפורמות, ולחסוך בכך עלויות נוספות בהוצאות הפיתוח.
עם התפתחויות בתהליכים של מוליכים למחצה להספק בעלי גיאומטריה קטנה יותר (0.25 מיקרון ופחות) ובתחום מארזי ההספק, יצרנים של השבבים לאספקת כוח יכולים לשלב מעגלי לוגיקה בצפיפות גבוהה עם טרנזיסטורי FET להספק, כדי ליצור פתרונות הספק יעילים ביותר מבחינת עלותם, שהם גם ניתנים לתכנות וגם בעלי אינטגרציה גבוהה. כיום אפשר לשלב דרגות הספק שמספקות זרם גבוה (2 עד 20 אמפר), תוך כדי קבלת מתח כניסה Vin בטווח רחב (4.5 עד 36 וולט) עם בקר ניתן לתכנות באופן ספרתי. השילוב ייצור פתרון לניהול הספקים גמיש במידה יוצאת דופן, שבו אפשר להשתמש עבור רוב הדרישות של המערכות.
מהי התוצאה הסופית? מייצב מתג ממותג סינכרוני אוניברסאלי בעל מתח כניסה Vin רחב מרובה מופעים עם תכונות שניתנות לתכנות במידה רבה, לרבות תדירות מיתוג, מתח מוצא, עומס משתנה, יצירת רצף בחיבור מתחים ופרמטרים של לולאת הבקרה. כל מה שחסר כעת, ההיא שתהיה לנו אפשרות למתן פקודות בקול.
חברת INTERSIL מיוצגת בארץ על ידי חברת אלינה הנדסת אלקטרוניקה.
