Convertidores POL: qué son y cómo utilizarlos de la mejor manera

En los últimos años, las necesidades de alimentación han presentado diversos problemas a los diseñadores, entre ellos múltiples tensiones de alimentación, secuenciación de la tensión, corrientes de pico elevadas o calor excesivo. Para hacer frente a tales problemáticas, los diseñadores deben intervenir en la placa de circuito impreso e introducir medidas a nivel de PCB. Una solución común para este propósito es el uso de convertidores en puntos de carga o PoL. De hecho, los convertidores miniaturizados PoL son cada vez más apreciados porque permiten responder a las demandas del mercado por sistemas cada vez más eficientes y compactos. Sin embargo, se deben considerar varios factores durante la elección de los convertidores PoL, ya que no todos ofrecen el mismo rendimiento y ventajas.

En el sector de la electrónica están ocurriendo muchas innovaciones que revolucionarán la manera de concebir la tecnología. Una de las tendencias emergentes es el abandono gradual de los sistemas de alimentación centralizados y descentralizados (conocidos también como DPA), a favor de las arquitecturas de bus intermedio (IBA), en las que un convertidor c.c./c.c. front-end aislado alimenta varios convertidores c.c./c.c. más pequeños y no aislados (también llamados convertidores en el punto de carga, PoL), situados cerca de las cargas que deben ser alimentadas.

Todas estas consideraciones tienen un enorme impacto en el diseño de los alimentadores. El tamaño del convertidor es fundamental, ya que cada milímetro cuadrado de espacio en la PCB es valioso y, por lo tanto, cuanto más pequeño sea el convertidor, mejor. Al mismo tiempo, hay otro aspecto crucial a tener en cuenta: los alimentadores PoL resuelven el desafío de la demanda de corriente de pico elevada y de bajos márgenes de ruido requeridos por los semiconductores de alto rendimiento como los microcontroladores o los ASIC, precisamente gracias a su posición cercana al punto de uso. Sin embargo, a menudo los diseñadores se encuentran con plazos muy ajustados y placas complejas, y terminan concentrándose en la alimentación solo en el último minuto. Como resultado, el espacio en la PCB se sacrifica, dejando solo lo suficiente para un dispositivo miniaturizado.

Otro aspecto a considerar es la flexibilidad. Por ejemplo, es importante verificar si un convertidor PoL es adecuado tanto para ASIC como para FPGA. Aunque la mayoría de los convertidores PoL optimizados son soluciones analógicas simples (no digitales), es fundamental que sean compatibles con los FPGA, ya que estos dispositivos se utilizan cada vez más frecuentemente en una amplia gama de aplicaciones.

Los microcontroladores ofrecen numerosas ventajas sobre los circuitos lógicos programables: son más económicos, están disponibles en numerosos tamaños y cuentan con una capacidad de configuración notable. Sin embargo, por muy atractivas que sean estas ventajas, queda un problema de naturaleza electrónica. Cada microcontrolador requerirá una serie de alimentaciones de tensión continua, a menudo cuatro o seis, algunas con corrientes relativamente altas para el núcleo de procesamiento, pero muchas con un flujo de electricidad decididamente más bajo. Por lo tanto, la elección de los convertidores PoL se vuelve fundamental, con especial atención al hecho de que los microcontroladores de última generación son cada vez más sofisticados y exigentes. En otras palabras, la miniaturización no debe comprometer el rendimiento, la eficiencia, la calidad y la flexibilidad.

En cualquier caso, considerando la problemática del espacio en la placa de circuito impreso, se vuelve indispensable tener en cuenta las dimensiones de los componentes electrónicos. Los convertidores PoL de tamaño reducido, por ejemplo, tienen un perfil plano y un peso ligero que permite utilizarlos en el lado inferior de la placa, optimizando el ahorro de espacio y aumentando la flexibilidad de diseño. Esto se vuelve particularmente relevante si se considera la comparación con las fuentes de alimentación PoL de mayor tamaño o con los convertidores aislados individuales que solo pueden montarse en un lado de la placa. En definitiva, optar por componentes electrónicos de tamaño contenido permite maximizar la funcionalidad y la eficiencia de la PCB.

Además, el uso de convertidores PoL miniaturizados ofrece una serie de ventajas significativas ya que pueden colocarse cerca de sus cargas. Esto conlleva la reducción de las pérdidas de distribución c.c./c.c. y la solución de problemas de sensibilidad al ruido y emisiones EMI. Adicionalmente, la activación de una respuesta más rápida a los transitorios es posible gracias a la reducción de las inductancias parásitas.

El uso de múltiples convertidores PoL también facilita el suministro de las diferentes alimentaciones de voltaje necesarias para los componentes de alta especificación de las PCB actuales.

Un área adicional que requiere atención especial se refiere a las prestaciones térmicas del dispositivo. En el caso de componentes de potencia cada vez más pequeños y densamente poblados, el aumento de la capacidad de transferencia de calor se vuelve inevitable. Sin embargo, para evitar consecuencias desagradables como el aumento de la temperatura o una menor fiabilidad, es fundamental mantener bajo control la disipación de potencia y calor. De lo contrario, esto podría traducirse en costos adicionales para la eliminación de posibles excesos de calor. La hoja técnica del convertidor PoL es una fuente importante de información sobre las prestaciones térmicas y la eficiencia del dispositivo. Por lo general, los datos de las prestaciones térmicas se presentan en forma de una curva que muestra cómo la potencia máxima del dispositivo depende de la temperatura ambiente y de las condiciones de enfriamiento.

También sugerimos a los diseñadores de sistemas explorar funcionalidades adicionales que puedan mejorar el rendimiento. Por ejemplo, algunos convertidores c.c./c.c. incluyen una función de optimización de salida, que permite maximizar la respuesta a los transitorios para varias condiciones de carga, aumentando así la flexibilidad en la realización del sistema. Algunas soluciones PoL (Point of Load) también ofrecen una función de inicio gradual o seguimiento configurable, simplificando y haciendo más versátil la creación de secuencias temporales.

En resumen, los convertidores c.c./c.c. miniaturizados son adecuados para una amplia variedad de aplicaciones en placas con espacio limitado. Estos reguladores son compactos y económicos y ofrecen varios beneficios, como ciclos de desarrollo más cortos, una calificación más fácil, flexibilidad en la ubicación del diseño, niveles de calidad superiores y menores costos de desarrollo.

La nueva serie de convertidores DC/DC no aislados K12MT de Mornsun ofrece lo anteriormente descrito: alta corriente en salida, un excelente rango dinámico en la carga, además, por supuesto, de un diseño de dimensiones compactas a bajo costo.

Consulta a continuación la hoja de producto de toda la serie, para encontrar el modelo que más se ajuste a tus requisitos.

Contáctanos para información o cotizaciones personalizadas.

CONTÁCTANOS AHORA