Renesas kết hợp đồng bộ Buck và bộ điều chỉnh LDO trong một vi mạch Rad-hard

ISL70005SEH, được thiết kế cho quỹ đạo vệ tinh, kết hợp cả một bộ chuyển đổi buck đồng bộ và một bộ điều chỉnh lượng bỏ rơi thấp (LDO) trong một vi mạch nguyên khối.

Renesas đã công bố ISL70005SEH , một thiết bị mà công ty gọi là "bộ điều chỉnh đồng bộ chip đơn đầu tiên trong ngành và khả năng bỏ qua thấp (LDO) nhắm mục tiêu FPGA năng lượng thấp, bộ nhớ DDR và các tải kỹ thuật số khác."

Giải pháp công suất điểm tải (POL) nhằm mục đích giải phóng không gian bo mạch và dung lượng trọng lượng cho các ứng dụng trọng tải của tàu vũ trụ.

Đơn vị này được cho là cho phép các nhà phát triển vệ tinh giảm yêu cầu về kích thước, trọng lượng và công suất (SWaP) đối với các đơn vị được thiết kế cho quỹ đạo Trái đất trung bình (MEO) và quỹ đạo Trái đất không đồng bộ địa lý (GEO).

ISL70005SEH. Hình ảnh được sử dụng với sự hỗ trợ của Renesas

Thiết bị làm cứng bức xạ được chỉ định cho các hệ thống có bus nguồn 3,3 V hoặc 5 V. Bộ điều chỉnh LDO có điện áp thả 75 mV và có thể cấp nguồn lên đến ± 1 A. Renesas tuyên bố bộ điều chỉnh buck hiệu quả 95% và có thể cung cấp tải liên tục 3 A.

Sử dụng điện trở bên ngoài, tần số chuyển mạch của ISL70005SEH có thể được điều chỉnh trong phạm vi từ 100 kHz đến 1 MHz, cho phép kích thước bộ lọc nhỏ hơn.

Vượt qua các bài kiểm tra để chịu đựng các điều kiện khắc nghiệt

Kiểm tra chấp nhận Wafer. ISL70005SEH cấp không gian được thử nghiệm chấp nhận tấm wafer ở tốc độ liều cao (HDR) đến 100 krad (Si). Nó cũng được thử nghiệm trên tốc độ liều thấp (LDR) để tăng cường độ nhạy ở tốc độ liều thấp (ELDRS) lên đến 75 krad (Si).

Thử nghiệm sự kiện đơn lẻ (XEM). Ở mức truyền năng lượng tuyến tính (LET) là 86 MeV ∗ cm 2 / mg, thử nghiệm XEM đã không phát hiện ra hiện tượng cháy sự kiện đơn lẻ (SEB) hoặc chốt sự kiện đơn lẻ (SEL).

Bảo vệ thiết bị

Mặc dù được xây dựng trên cùng một tấm wafer, bộ điều chỉnh buck và LDO độc lập với nhau.

Sơ đồ khối của ISL70005SEH. Hình ảnh được sử dụng với sự hỗ trợ của Renesas

Cả hai “hệ thống con” buck và LDO đều có tính năng phát hiện điện áp thấp và quá áp và bảo vệ quá dòng đầu ra. Thiết bị cũng bao gồm bảo vệ chống lại quá nhiệt và khóa điện áp đầu vào (UVLO).

ISL70005SEH cung cấp tính năng khởi động mềm có thể lập trình và cho phép các chức năng cùng với các chỉ báo tốt về nguồn cho cả buck và LDO. Đặc điểm quan trọng này làm cho nhiệm vụ cung cấp trình tự đường ray đơn giản hơn cho người thiết kế.

Giai đoạn công suất của bộ điều chỉnh buck tích hợp hai MOSFET hoạt động đồng bộ. MOSFET bên cao và bên thấp lần lượt là thiết bị PMOS và NMOS. Các MOSFET được tối ưu hóa cho R DS (BẬT) thấp để sử dụng hiệu quả công suất trên phạm vi hoạt động 3 A.

LDO sử dụng các vòng phản hồi điều chỉnh điện áp riêng biệt để tìm nguồn và dòng điện chìm. Vùng điện áp dải chết vô hiệu hóa đầu ra LDO trong quá trình chuyển đổi nguồn / chìm để ngăn chặn hiện tượng bắn qua bên trong. Cả hai NMOS FET tìm nguồn cung ứng và chìm của LDO đều bị vô hiệu hóa trong khoảng thời gian này.

Để không gian nó đi

Renesas đã tuyên bố tính hữu dụng của ISL70005SEH trong hệ thống nguồn phân tán của tải trọng trong không gian và đường ray VDDQ / VTT cho bộ nhớ DDR. Thiết bị cũng có thể trợ giúp với nguồn điện tại điểm tải cho điện áp nguồn phụ và I / O và cho các lõi FPGA công suất thấp.

Phía bên trái của hình ảnh dưới đây minh họa giải pháp cấp nguồn dựa trên ISL70005SEH cho bộ nhớ DDR. Phía bên phải minh họa quy định tải LDO.

ISL70005SEH cho bộ nhớ DDR2 (trái) và điều chỉnh tải LDO, cấu hình DDR2 (phải). Hình ảnh (đã sửa đổi) được sử dụng với sự cho phép của Renesas

“ISL70005SEH cung cấp cho các nhà sản xuất vệ tinh hiệu suất bức xạ vượt trội và tiết kiệm SWaP và BOM mà họ muốn,” Philip Chesley, Phó chủ tịch bộ phận kinh doanh công nghiệp và truyền thông tại Renesas cho biết.

“Bộ điều chỉnh POL đầu ra kép của chúng tôi cũng cung cấp khả năng cấu hình để xử lý nhiều ứng dụng trong vệ tinh viễn thông thương mại, vệ tinh Satcom quân sự và các sứ mệnh khoa học và thăm dò.”

Cân nhắc vật lý

ISL70005SEH có sẵn trong gói gói phẳng kép gốm 28 Ld với kích thước 18,8 mm x 13,97 mm. Thiết bị cũng được cung cấp ở dạng khuôn.

Thiết bị có thể hoạt động trong phạm vi nhiệt độ quân sự từ -55 ° C đến + 125 ° C.

Công cụ hỗ trợ

Các ISL70005SEHEV2Z và ISL70005SEHDEMO1Z là thẩm định và trình diễn bảng, tương ứng, được thiết kế cho ISL70005SEH.

Bảng đánh giá ISL70005SEHEV2Z. Hình ảnh được sử dụng với sự hỗ trợ của Renesas

Bảng đánh giá được tối ưu hóa cho đầu vào 3 V đến 5,5 V và tạo ra 3 A. Bảng này cũng bao gồm đầu ra buck 1,8 V đến 3,3 V và đầu ra LDO 1 A ± 1,2V. Nó được cấu hình cho các ứng dụng bộ nhớ DDR VDDQ và VTT.

Bảo toàn không gian bo mạch là vấn đề quan trọng trong hầu hết các ứng dụng, nhưng điều này đặc biệt quan trọng đối với các vi mạch hướng tới không gian. Mẹo thiết kế hàng đầu của bạn để tiết kiệm bất động sản bảng trong các ứng dụng hàng không vũ trụ và quốc phòng là gì? Chia sẻ ý kiến của bạn trong phần bình luận bên dưới.