ऐसे अनुप्रयोगों में जैसे वायरलेस कनेक्शन जो कम सिग्नल स्तर के एनालॉग सर्किट पर निर्भर करते हैं और डिजिटल डिजाइन जो कम पावर रेल वोल्टेज का उपयोग करते हैं,सीसी रेल की गुणवत्ता प्रणाली के प्रदर्शन को बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण हैरूपांतरण दक्षता, आउटपुट सटीकता, स्थिरता और लाइन और भार विनियमन के अलावा,डीसी रेल की गुणवत्ता भी उनके अंतर्निहित शोर और गतिशील भार परिवर्तनों के लिए क्षणिक प्रतिक्रिया जैसे कारकों पर निर्भर करती है.
हालांकि, एनालॉग डिवाइस की मजबूत साइलेंट स्विचर श्रृंखला में कई पीढ़ियों का विकास हुआ है और यह एक परिपक्व तकनीक बन गई है जो उचित रूप से लागू होने पर,आवश्यक कम शोर डीसी उत्पादन और अल्ट्रा फास्ट क्षणिक प्रतिक्रिया प्रदान कर सकते हैं.
इस लेख में इन आसान-से-उपयोग उच्च-प्रदर्शन डीसी/डीसी स्विचिंग नियामकों, उनके लाभों और समस्याओं को पेश करने पर ध्यान केंद्रित किया जाएगा जिन्हें वे हल कर सकते हैं।इस लेख में इन स्विचिंग नियामकों के प्रदर्शन को अधिकतम करने के लिए उदाहरण के रूप में एनालॉग उपकरणों के आवेदन ले जाएगा.
मूक स्विचर श्रृंखला
साइलेंट स्विचर सीरीज डीसी/डीसी स्विचिंग नियामकों को अब तीसरी पीढ़ी में विकसित किया गया है।पहली पीढ़ी का उत्पाद साइलेंट स्विचर 1 मुख्य रूप से स्विचिंग नियामकों से संबंधित उच्च आवृत्ति शोर को कम करने के लिए उपयोग किया जाता हैइस पीढ़ी के उत्पादों के तीन प्रमुख फायदे हैंः कम विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (ईएमआई), उच्च दक्षता और उच्च स्विचिंग आवृत्ति (छोटे संबंधित उपकरणों के लिए उपयुक्त) ।
बाद में, एनालॉग डिवाइस ने साइलेंट स्विचर 2 जारी किया। यह उत्पाद अपने पूर्ववर्ती की कार्यक्षमता को बरकरार रखता है और एकीकृत सटीक कैपेसिटर जोड़ता है,एक अधिक कॉम्पैक्ट उपस्थिति को अपनाने और मुद्रित सर्किट बोर्ड (पीसी बोर्ड) लेआउट के लिए संवेदनशीलता को समाप्त करना.
तीसरी पीढ़ी का उत्पाद साइलेंट स्विचर 3 पिछली दो पीढ़ियों की अनूठी विशेषताओं को विरासत में लेता है।इस उत्पाद के पास कम आवृत्ति सीमा में तेज क्षणिक प्रतिक्रिया और अति-कम शोर के फायदे भी हैं (चित्र 1).
एनालॉग डिवाइस से साइलेंट स्विचर डीसी/डीसी नियामक (विस्तार करने के लिए क्लिक करें) ।
चित्र 1: साइलेंट स्विचर डीसी/डीसी नियामकों की प्रत्येक पीढ़ी पिछली पीढ़ी की विशेषताओं और कार्यों को बरकरार रखती है और नई विशेषताओं और कार्यों को जोड़ती है।
सरल स्विचर शोर समाधान
पिछली दो पीढ़ियों के उत्पादों की कम शोर विशेषताओं को प्राप्त करने के लिए, डिजाइनरों ने विभिन्न शोर स्रोतों का अध्ययन किया औरया यहां तक कि शोर के स्रोतों को समाप्तउदाहरण के लिए, स्विच मोड पावर सप्लाई में शोर का मुख्य स्रोत स्थिर-स्थिति धारा के प्रवाह के बजाय वर्तमान की स्विचिंग क्रिया है।पारंपरिक स्विच मोड नियामक टोपोलॉजी मेंथर्मल लूप वायु में उत्सर्जित उच्च आवृत्ति शोर का मुख्य स्रोत है, जिससे ईएमआई होता है।पहली पीढ़ी के साइलेंट स्विचर डीसी/डीसी नियामक ने अभिनव तरीके से थर्मल सर्किट को दो सममित धारा सर्किट में विभाजित कियायह विपरीत ध्रुवीयता के दो चुंबकीय क्षेत्र बनाता है, जो काफी हद तक विकिरित शोर को रद्द करता है।
इनपुट कैपेसिटर को सीधे आईसी पैकेज में एकीकृत करके, साइलेंट स्विचर 2 महत्वपूर्ण थर्मल सर्किट को यथासंभव कम करता है।
यह आर्किटेक्चर किनारों के तेजी से स्विचिंग का समर्थन करता है, उच्च आवृत्ति स्विचिंग स्थितियों में उच्च दक्षता प्राप्त करते हुए अच्छे ईएमआई प्रदर्शन को बनाए रखता है।डीसी इनपुट वोल्टेज (वीआईएन) के अंत में आंतरिक सिरेमिक कैपेसिटर एक छोटे तेजी से एसी वर्तमान लूप को बनाए रखने में मदद करता है, जिससे प्रदर्शन में और सुधार होता है। साइलेंट स्विचर आर्किटेक्चर भी अत्यधिक उच्च आवृत्तियों पर दक्षता को अधिकतम करने के लिए स्वामित्व डिजाइन और पैकेजिंग प्रौद्योगिकी का उपयोग करता है,इसे सीआईएसपीआर 25 कक्षा 5 की पीक ईएमआई सीमाओं को पारित करने में सक्षम बनाता है.
इसके अतिरिक्त, सक्रिय वोल्टेज पोजिशनिंग (AVP) तकनीक का भी उपयोग किया जाता है, जिसका अर्थ है कि आउटपुट वोल्टेज लोड करंट पर निर्भर करता है।आउटपुट वोल्टेज विनियमन मूल्य नाममात्र मूल्य से अधिक है, और जब पूर्ण भार के तहत, यह नाममात्र मूल्य से कम है। डीसी लोड विनियमन को अस्थायी प्रदर्शन में सुधार और आउटपुट कैपेसिटर आवश्यकताओं को कम करने के लिए समायोजित किया गया है।
मूक स्विचर 3 और क्षणिक प्रतिक्रिया
क्षणिक प्रतिक्रिया अचानक लोड परिवर्तनों का जवाब देने के लिए एक वोल्टेज नियामक की क्षमता को संदर्भित करती है और एक तेजी से महत्वपूर्ण पैरामीटर बन गया है। इसलिए,कम आवृत्ति शोर (10 हर्ट्ज से 100 kHz तक) को कम करने के अलावा, तीसरी पीढ़ी के उत्पाद भी अल्ट्रा फास्ट ट्रांजिट प्रतिक्रिया प्रदान करने पर ध्यान केंद्रित करते हैं।
सिग्नल प्रोसेसर और सिस्टम ऑन चिप (एसओसी) अक्सर लोड ट्रांजिट वक्रों में अचानक परिवर्तन का अनुभव करते हैं, इस प्रकार ट्रांजिट प्रतिक्रिया पर अधिक ध्यान दिया जाता है।यह लोड क्षणिक बिजली की आपूर्ति वोल्टेज के लिए हस्तक्षेप का कारण बन सकता है, और यह पैरामीटर उच्च प्रदर्शन आरएफ डिजाइन के लिए महत्वपूर्ण है। उदाहरण के लिए, विभिन्न बिजली आपूर्ति वोल्टेज गंभीर रूप से सिस्टम घड़ी आवृत्ति को प्रभावित कर सकते हैं।
इसलिए, आरएफ SoC आमतौर पर लोड ट्रांजिट के दौरान खाली समय लागू करते हैं। 5G अनुप्रयोगों में, सूचना की गुणवत्ता ट्रांजिट अवधि के दौरान खाली अवधि से निकटता से संबंधित है। इसलिए,बिजली आपूर्ति पर लोड ट्रांजिट के प्रभाव को कम करने से सिस्टम स्तर पर प्रदर्शन में सुधार होगा.
इन लक्ष्यों को प्राप्त करने के लिए, सिंगल-चिप साइलेंट स्विचर 3 डिवाइस एक अति-उच्च प्रदर्शन त्रुटि एम्पलीफायर डिजाइन को अपनाता है,जो आक्रामक मुआवजे के मामले में भी अतिरिक्त स्थिरता प्रदान कर सकता है4 मेगाहर्ट्ज (MHz) की अधिकतम स्विचिंग आवृत्ति आईसी को नियंत्रण लूप बैंडविड्थ को स्थिर आवृत्ति पीक वर्तमान नियंत्रण मोड में लगभग 100 kHz तक बढ़ाने में सक्षम बनाती है। इसके अलावा,कई अभिनव प्रौद्योगिकियां भी क्षणिक प्रतिक्रिया में बाधा डालने वाले सूक्ष्म कारकों को कम कर सकती हैं:
लोड पृथक्करण - एक विशिष्ट डिजाइन में, 1 वी लोड में प्रेषण और प्राप्त सर्किट, स्थानीय ऑसिलेटर (LO), और वोल्टेज नियंत्रित ऑसिलेटर (VCO) शामिल हैं।आवृत्ति विभाजन द्वैध (एफडीडी) संचालन के दौरानइस बीच, लो और वीसीओ के भार स्थिर हैं, लेकिन उच्च परिशुद्धता और कम शोर की आवश्यकता होती है।
इन उपकरणों की उच्च बैंडविड्थ विशेषताएं डिजाइनरों को एक दूसरे प्रेरक (एल 2) के माध्यम से गतिशील और स्थैतिक भार को अलग करने की अनुमति देती हैं,इस प्रकार नियामक आईसी से दो महत्वपूर्ण 1 वी लोड समूहों को संचालित करना (चित्र 2)लोड ट्रांजिट प्रतिक्रिया तेज है, VOUT विचलन न्यूनतम है, और यह स्थैतिक भार को प्रभावित नहीं करेगा (चित्र 2, नीचे) ।